JP5378781B2 - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置およびその製造技術に関し、特に主面に光センサが形成された半導体チップを有する光センサ系の半導体装置に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technology effective when applied to an optical sensor semiconductor device having a semiconductor chip having an optical sensor formed on a main surface.
近年、固体撮像装置や、光ピックアップ装置などの用途で、光センサ系の半導体装置が広く用いられる。光センサ系の半導体装置の製造方法として、例えば、特開2006−303481号公報(特許文献1)には、配線板上に固着されたセンサーパッケージと、配線板とセンサーパッケージとの間を接続する複数本のボンディングワイヤと、センサーパッケージのカバーガラスの外周を封止する封止用樹脂と、配線板の下面に形成された外部導体パッドとから構成される固体撮像装置の製造方法が記載されている。 In recent years, optical sensor-based semiconductor devices are widely used in applications such as solid-state imaging devices and optical pickup devices. As a method for manufacturing an optical sensor semiconductor device, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-303481 (Patent Document 1), a sensor package fixed on a wiring board and a connection between the wiring board and the sensor package are connected. A method of manufacturing a solid-state imaging device is described that includes a plurality of bonding wires, a sealing resin that seals the outer periphery of the cover glass of the sensor package, and external conductor pads formed on the lower surface of the wiring board. Yes.
また、光センサではないが、例えば、特開2003−161721号公報(特許文献2)、特開2003−154551号公報(特許文献3)、特開平4−313036号公報(特許文献4)には、センサが形成された半導体素子の一部を封止樹脂から露出させる構造の半導体装置が記載されている。
光センサ系の半導体装置は、搭載する半導体チップのセンサ面に光を照射することで回路を動作させるものである。そのため、半導体チップのセンサ面は、光が通る経路を確保しておく必要がある。 An optical sensor semiconductor device operates a circuit by irradiating light onto a sensor surface of a semiconductor chip to be mounted. Therefore, the sensor surface of the semiconductor chip needs to secure a path through which light passes.
一方、近年は半導体装置の製造コストの低減が要求されている。このコスト低減の観点から、半導体チップをリードフレームに搭載し、リードと半導体チップとをワイヤを介して接続する手段が有効である。また、半導体チップを配線基板に搭載する場合においても半導体チップと配線基板とをワイヤを介して接続する手段が有効である。このように半導体チップとリードあるいは配線基板とをワイヤを介して接続する場合、ワイヤや半導体チップを保護する必要があるが、保護手段としては樹脂でワイヤおよび半導体チップを封止して保護する方式がある。 On the other hand, in recent years, there has been a demand for reducing the manufacturing cost of semiconductor devices. From the viewpoint of cost reduction, it is effective to mount a semiconductor chip on a lead frame and connect the lead and the semiconductor chip via a wire. Further, even when a semiconductor chip is mounted on a wiring board, means for connecting the semiconductor chip and the wiring board via a wire is effective. Thus, when connecting a semiconductor chip and a lead or a wiring board via a wire, it is necessary to protect the wire and the semiconductor chip, but as a protection means, a method of protecting the wire and the semiconductor chip by sealing with a resin There is.
しかし、樹脂で半導体チップのセンサ面を封止してしまうと、光が遮断されてしまう。そのため、半導体チップのセンサ面を露出させる必要があるが、センサ面が露出した状態だと、製造工程中にセンサ面に異物が付着する懸念がある。また、該異物によりセンサ面が傷つく場合がある。このようにセンサ面に付着した異物あるいはセンサ面の傷は、光センサの信頼性を低下させる原因となるため、異物の付着を防止する必要がある。 However, if the sensor surface of the semiconductor chip is sealed with resin, light is blocked. For this reason, it is necessary to expose the sensor surface of the semiconductor chip. However, if the sensor surface is exposed, there is a concern that foreign matter may adhere to the sensor surface during the manufacturing process. Further, the sensor surface may be damaged by the foreign matter. As described above, the foreign matter adhering to the sensor surface or the scratch on the sensor surface causes a decrease in the reliability of the optical sensor, and thus it is necessary to prevent the foreign matter from adhering.
センサ面を保護する方法として、例えば、前記特許文献1に記載されるように、ガラス材(カバーガラス)をセンサ面上に固着して保護する方法が検討されている。しかしながら、センサ面上にガラス材を配置すると、カバーガラスの存在により透過光が減衰あるいは屈折などし、光センサの検出効率、感度などが低下してしまう虞がある。なお、光の減衰の少ない材質のカバーガラスを選択する方法も考えられるが、カバーガラスの加工が難しい、あるいは部品材料が高価となってしまうという新たな課題が生じる。
As a method for protecting the sensor surface, for example, as described in
また、半導体チップのセンサ面上にカバーガラスを配置した状態で、樹脂封止を行う場合、樹脂封止時にガラス材の表面に樹脂バリなどの異物が付着する虞があり、品質の安定化が難しい。 In addition, when resin sealing is performed with the cover glass placed on the sensor surface of the semiconductor chip, foreign substances such as resin burrs may adhere to the surface of the glass material during resin sealing, which stabilizes the quality. difficult.
一方、例えば、前記特許文献2、3、4には、樹脂封止時に、封止用金型の一部を半導体チップのセンサ面に当接させ、センサ面を被覆した状態で封止することにより、センサ面を露出させる方法が記載されている。しかし、この方法を光センサ系の半導体装置に適用した場合、半導体装置のセンサ面(受光面)に金型が接触し、樹脂封止時の応力が加わるため、受光素子などを破損する虞があり、安定した製品性能(良品)を十分確保することができない。
On the other hand, for example, in
また、センサ面が露出した状態で作業を行うと、製造工程中にセンサ面上に異物が付着する、あるいはセンサ面に化学物質が付着するリスクが増大する。例えば、封止用金型をセンサ面に当接させてセンサ面を露出させる前記方法の場合、金型とセンサ面の間に樹脂バリが形成され、これが、異物となって光センサとしての信頼性を低下させる要因となる。 In addition, if the work is performed with the sensor surface exposed, there is an increased risk of foreign matter adhering to the sensor surface or chemical substances adhering to the sensor surface during the manufacturing process. For example, in the case of the above-described method in which a sealing mold is brought into contact with the sensor surface to expose the sensor surface, a resin burr is formed between the mold and the sensor surface, and this becomes a foreign substance and becomes a reliable optical sensor. It becomes a factor to reduce the sex.
また、本発明者は、製造工程中にセンサ面を保護シートで覆った状態で、製造を行い、完成後に保護シートを剥離する方法についても検討した。しかしながら、単にセンサ面上に保護シートを配置する方法では、保護シートの端部において完全に隙間を無くすことは困難であることが判った。このため、封止用金型と保護シートとを当接させた状態で封止用樹脂を注入しても、前記端部において樹脂バリ(封止用樹脂が保護シートと封止用金型との間の僅かな隙間から保護シートの表面側に浸入することにより形成される突起状の樹脂)が発生する。 In addition, the present inventor also studied a method of manufacturing the sensor surface covered with a protective sheet during the manufacturing process and peeling the protective sheet after completion. However, it has been found that it is difficult to completely eliminate the gap at the end of the protective sheet by simply placing the protective sheet on the sensor surface. For this reason, even if the sealing resin is injected while the sealing mold and the protective sheet are in contact with each other, the resin burrs (the sealing resin is formed between the protective sheet and the sealing mold) at the end portion. Protruding resin formed by intrusion into the surface side of the protective sheet from a slight gap therebetween.
この場合、保護シートを剥離する工程において、樹脂バリが脱落し、センサ面に付着してしまう。これにより、この半導体装置の光センサとしての信頼性が低下してしまう。あるいは、脱落した樹脂バリを除去する新たな工程が必要となってしまう。 In this case, in the process of peeling off the protective sheet, the resin burrs fall off and adhere to the sensor surface. As a result, the reliability of the semiconductor device as an optical sensor is reduced. Alternatively, a new process for removing the dropped resin burr is required.
このように光センサ系半導体装置の製造コストを低減する観点からは、半導体チップをリードフレームに搭載し、リードと半導体チップとをワイヤを介して接続し、半導体チップおよびワイヤを樹脂封止する方法が有効である。しかし、この方法を光センサ系の半導体装置に適用する場合、信頼性確保の観点から、センサ面に光を照射する経路を確保しつつ、かつ、センサ面を損傷や異物付着から保護する必要がある。 Thus, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the optical sensor semiconductor device, a method of mounting a semiconductor chip on a lead frame, connecting the lead and the semiconductor chip via a wire, and sealing the semiconductor chip and the wire with a resin Is effective. However, when this method is applied to a semiconductor device of an optical sensor system, it is necessary to protect the sensor surface from damage and foreign matter adhesion while securing a path for irradiating the sensor surface with light from the viewpoint of ensuring reliability. is there.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光センサ系の半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of an optical sensor semiconductor device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法以下の工程を含んでいる:
(a)チップ搭載部、および前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部を備えた第1基材を準備する工程;
(b)第1主面、前記第1主面に形成されたセンサ部、前記第1主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第1主面と反対側の第1裏面、および前記第1主面と前記第1裏面との間に位置する第1側面、を有する半導体チップを、前記第1裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第1接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載する工程;
(c)第2主面、前記第2主面と反対側の第2裏面、前記第2主面と前記第2裏面との間に位置する第2側面、および前記第2主面から前記第2裏面まで貫通する開口部を有し、前記開口部が前記第2主面上に貼り付けられた保護シートにより覆われた第2基材を、前記第2裏面が前記半導体チップの前記第1主面と対向するように、第2接着材を介して前記半導体チップの前記第1主面上に搭載する工程;
(d)前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とを、複数の導電性部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程;
(e)前記第2基材の前記第2側面の一部および前記第2基材の前記第2主面が露出するように、前記半導体チップ、前記第2基材、および前記複数の導電性部材を樹脂で封止し、封止体を形成する工程;
ここで、前記封止体は、以下の工程により形成される、
(e1)上型、前記上型と対向する下型を有する成形金型を準備する工程;
(e2)前記上型と前記下型との間にフィルムを配置する工程;
(e3)前記半導体チップおよび前記第2基材が搭載された前記第1基材を、前記フィルムと前記下型との間に配置する工程;
(e4)前記(e3)工程の後、前記上型および前記下型をクランプし、前記第2基材の一部を前記フィルムに食い込ませる工程;
(e5)前記(e4)工程の後、前記フィルムおよび前記下型との間に前記樹脂を供給し、前記封止体を形成する工程;
(e6)前記(e5)工程の後、前記上型および前記下型を型開きし、前記封止体が形成された前記第1基材を前記成形金型から取り出す工程。
That is, the method includes the following steps of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention:
(A) a step of preparing a first base material including a chip mounting portion and a plurality of electrode portions arranged around the chip mounting portion;
(B) a first main surface, a sensor portion formed on the first main surface, a plurality of pads formed on the first main surface and electrically connected to the sensor portion, opposite to the first main surface A semiconductor chip having a first back surface on the side and a first side surface located between the first main surface and the first back surface, such that the first back surface faces the chip mounting portion. Mounting on the chip mounting portion via an adhesive;
(C) a second main surface, a second back surface opposite to the second main surface, a second side surface located between the second main surface and the second back surface, and the second main surface from the second main surface. 2 having an opening penetrating to the back surface, wherein the opening is covered with a protective sheet affixed on the second main surface, and the second back surface is the first of the semiconductor chip. Mounting on the first main surface of the semiconductor chip via a second adhesive so as to face the main surface;
(D) electrically connecting the plurality of pads of the semiconductor chip and the plurality of electrode portions through a plurality of conductive members;
(E) The semiconductor chip, the second base material, and the plurality of conductive materials so that a part of the second side surface of the second base material and the second main surface of the second base material are exposed. Sealing the member with resin to form a sealed body;
Here, the sealing body is formed by the following steps.
(E1) preparing a molding die having an upper die and a lower die facing the upper die;
(E2) disposing a film between the upper mold and the lower mold;
(E3) placing the first substrate on which the semiconductor chip and the second substrate are mounted between the film and the lower mold;
(E4) After the step (e3), the step of clamping the upper mold and the lower mold and causing a part of the second base material to bite into the film;
(E5) After the step (e4), supplying the resin between the film and the lower mold to form the sealing body;
(E6) A step of opening the upper mold and the lower mold after the step (e5) and taking out the first base material on which the sealing body is formed from the molding die.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 That is, the reliability of the semiconductor device can be improved.
(本願における記載形式・基本的用語・用法の説明)
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
(Description format, basic terms, usage in this application)
In the present application, the description of the embodiment will be divided into a plurality of sections for convenience, if necessary, but these are not independent from each other unless otherwise specified. Regardless of the front and rear, each part of a single example, one is a part of the other, or a part or all of the modifications. In principle, repeated description of similar parts is omitted. In addition, each component in the embodiment is not indispensable unless specifically stated otherwise, unless it is theoretically limited to the number, and obviously not in context.
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe(シリコン・ゲルマニウム)合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、銅層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、銅、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。 Similarly, in the description of the embodiment, etc., regarding the material, composition, etc., “X consisting of A” etc. is an element other than A unless specifically stated otherwise and clearly not in context. It is not excluded that one of the main components. For example, as for the component, it means “X containing A as a main component”. For example, “silicon member” is not limited to pure silicon, but includes a SiGe (silicon-germanium) alloy, other multi-component alloys containing silicon as a main component, and other additives. Needless to say, it is also included. Also, even if it says gold plating, copper layer, nickel / plating, etc., unless otherwise specified, not only pure materials, but also members whose main components are gold, copper, nickel, etc., respectively. Shall be included.
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。 In addition, when a specific number or quantity is mentioned, a numerical value exceeding that specific number will be used unless specifically stated otherwise, unless theoretically limited to that number, or unless otherwise clearly indicated by the context. There may be a numerical value less than the specific numerical value.
<半導体装置の構造>
まず、図1〜図4を用いて、本実施の形態の半導体装置の概略構成を説明する。図1は本実施の形態の半導体装置の上面側を示す平面図、図2は図1に示す半導体装置の下面側を示す平面図、図3は図1に示すA−A線に沿った断面図である。また、図4は、図1に示す半導体装置の封止体内部における平面構造を示す平面図である。このため、図4では、内部の構成が分かるように、封止体を透過して内部構造を示す平面図としている。
<Structure of semiconductor device>
First, a schematic configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view showing the upper surface side of the semiconductor device of the present embodiment, FIG. 2 is a plan view showing the lower surface side of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross section taken along line AA shown in FIG. FIG. FIG. 4 is a plan view showing a planar structure inside the sealing body of the semiconductor device shown in FIG. For this reason, FIG. 4 is a plan view showing the internal structure through the sealing body so that the internal configuration can be understood.
本実施の形態の半導体装置は、基材であるリードフレーム(第1基材、基板)のチップ搭載部であるタブ上に半導体チップが搭載されたリードフレームタイプの半導体パッケージであり、本実施の形態ではその一例として、図1に示すようなリードフレームタイプの半導体装置であるQFN(Quad Flat Non-leaded Package)10を取り上げて説明する。 The semiconductor device of this embodiment is a lead frame type semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a tab that is a chip mounting portion of a lead frame (first base material, substrate) that is a base material. In the embodiment, as an example, a QFN (Quad Flat Non-leaded Package) 10 which is a lead frame type semiconductor device as shown in FIG. 1 will be described.
リードフレームタイプの半導体装置は、長年に亘って蓄積されたコスト低減技術を活用することができる。また、既に構築された製造設備等のインフラストラクチャーを活用することができるので、配線基板上に半導体チップを搭載する基板タイプの半導体装置と比較して製造コストを低減することができる。 Lead frame type semiconductor devices can utilize cost reduction technology accumulated over many years. In addition, since an infrastructure such as a manufacturing facility that has already been constructed can be used, the manufacturing cost can be reduced compared to a substrate type semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a wiring substrate.
また、本実施の形態のQFN10は外部接続端子である複数のリードがQFN10の下面(封止体6の下面6b)側から露出している。したがって、複数のリードが半導体装置の側面から外側に導出されるQFP(Quad Flat Package)などと比較して半導体装置を小型化することができる。
In the
図1〜図3において、本実施の形態のQFN10は、タブ(チップ搭載部)1と、タブ1の周囲に配置された複数のリード(電極部)2と、タブ1の上面1aに搭載された半導体チップ3と、半導体チップ3の主面3a上に搭載され、平面形状が枠状の基材(第2基材、枠体、部材、枠状部材)4と、半導体チップ3および複数のリード2をそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤ(導電性部材)5と、半導体チップ3および複数のワイヤ5を封止する封止体6とを有している。QFN10は、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、例えば各辺の長さが3mm〜4mm程度の正方形である。
1 to 3, the
次に、各構成の詳細について、以下に説明する。 Next, details of each component will be described below.
タブ1は、上面1a、および上面1aの反対側の下面1bを有している。タブ1の下面1bは、封止体6の下面6b側から露出しており、その表面には外装めっき層7が形成されている。外装めっき層7は、QFN10を実装基板に搭載する際の接合特性を向上させるために形成される。したがって、半導体装置を実装基板に搭載する際に用いられる接合材料、例えば、半田などの金属材料で構成される。本実施の形態では外装めっき層7は、Pb(鉛)を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばSn(錫)のみ、Sn(錫)‐Bi(ビスマス)、またはSn(錫)‐Ag(銀)‐Cu(銅)などである。ここで、鉛フリー半田とは、鉛(Pb)の含有量が0.1wt%以下のものを意味し、この含有量は、RoHs(Restriction of Hazardous Substances)指令の基準として定められている。
The
また、タブ1の平面形状(厚さ方向と交差する面の平面形状)は四角形からなり、本実施の形態では、正方形である。また、タブ1の上面1aの面積は搭載される半導体チップ3の裏面3bの面積よりも大きい。
Further, the planar shape of the tab 1 (planar shape of the surface intersecting the thickness direction) is a quadrangle, and in this embodiment, it is a square. The area of the upper surface 1a of the
また、タブ1の周囲には、複数の吊りリード8が配置され、タブ1はこの複数の吊りリード8に支持されている。吊りリード8はタブ1と一体に形成され、一方の端部がタブ1の外周縁に(図4ではタブ1が有する4つの角部のそれぞれに)接続され、QFN10の外縁方向に向かって延在している。また、吊りリード8の下面側(図示は省略)にはハーフエッチング加工などの薄肉化処理が施されている。このため、吊りリード8はQFN10の下面(封止体6の下面6b)側には露出せず、封止体6に封止されている。
A plurality of suspension leads 8 are arranged around the
タブ1の周囲に配置される複数のリード2は、それぞれQFN10の外部接続端子であり、上面2aとその反対側に位置する下面2bとを有している。この下面2bは、タブ1の下面1bと同様に封止体6の下面側から露出しており、その表面には外装めっき層7が形成されている。また、リード2が有する4つの側面2cのうち、1つの側面2cは、封止体6の側面からも露出している。一方、リード2の上面2aは導電性部材であるワイヤ5をボンディングするためのボンディング面であり、ワイヤ5とリード2との接合強度を向上させるため、あるいはワイヤ5とリード2との接合面での電気抵抗を低減させるため、単層あるいは複数の金属層が積層されためっき層(図示は省略)が形成されている。
The plurality of
前記したタブ1、吊りリード8および複数のリード2はQFN10の製造段階で用いるリードフレームの一部を構成する。つまり、QFN10はリードフレームのチップ搭載部であるタブ1に半導体チップ3を搭載するリードフレームタイプの半導体装置である。このため、タブ1、吊りリード8および複数のリード2はそれぞれ同じ金属材料をコア材として構成される。例えば、本実施の形態では、タブ1、吊りリード8および複数のリード2は、Cu(銅)からなる。
The
タブ1の上面1a上には、半導体チップ3が第1接着材9を介して固着されている。半導体チップ3は、主面3a、主面3aの反対側に位置する裏面3b、および主面3aと裏面3bとの間に位置する側面3cとを有し、裏面3bがタブ1の上面1aと対向するように配置されている。すなわちフェイスアップ実装である。
On the upper surface 1 a of the
第1接着材9には、半導体チップのダイボンディングに一般に用いられる材料を用いることができる。例えば、本実施の形態では、エポキシ樹脂などに硬化剤などの添加剤を添加した熱硬化性樹脂を用いている。熱硬化性樹脂は一般にペースト状の接着材として用いられ、設計要求に応じて種々の添加剤を容易に添加することができる。また、ダイボンディング用の接着材として一般に用いられているため非常に安価に入手することができるので、QFN10の製造コストを低減することができる。
As the
また、熱硬化性樹脂にAg(銀)などの金属フィラーを分散させた、所謂、銀ペーストと呼ばれる導電性接着材を用いることもできる。第1接着材9に金属フィラーを含ませることにより半導体チップ3の裏面3bとタブ1とを電気的に接続することができる。このため、タブ1を介して半導体チップ3に基準電位、あるいは電源電位を供給することができる。また、金属フィラーは、樹脂と比較して熱伝導率が高い。したがって、金属フィラーを含ませることにより第1接着材9の熱伝導率が向上するので、半導体チップ3で発生した熱を効率的に排出することができる。
In addition, a so-called silver paste conductive adhesive in which a metal filler such as Ag (silver) is dispersed in a thermosetting resin can also be used. By including a metal filler in the first
半導体チップ3は、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、例えば各辺の長さが約2mm程度の正方形である。半導体チップ3は例えば、シリコン(Si)からなる。
The
また、半導体チップ3の主面3aには、光を受光する受光部(センサ部)3dと、受光した光を電気信号に変換する変換回路と、が形成されている。また、主面3aには受光部3dと電気的に接続される複数のパッド3eが形成されている。複数のパッド3eは、それぞれ導電性部材であるワイヤ5を介して複数のリード2と電気的に接続されている。つまり、半導体チップ3は受光した光を電気信号に変換し、該信号を外部に出力する光センサ系の半導体チップであり、半導体チップ3が搭載されるQFN10は光センサ系の半導体装置である。
The
光センサ系の半導体装置は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像装置の他、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体から所定の波長域の光信号を取り出して電気信号に変換する光ピックアップ装置、あるいは所定の波長域のレーザ光を用いて行う光通信装置の光センサ部(光センサ装置)など種々の用途に適用される。本実施の形態のQFN10は、例えば、光ピックアップ装置に組み込まれる光センサ半導体装置である。
The optical sensor type semiconductor device is predetermined from a recording medium such as a CD (Compact Disc) and a DVD (Digital Versatile Disc) in addition to a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. It is applied to various applications such as an optical pickup device that extracts an optical signal in the wavelength range and converts it into an electrical signal, or an optical sensor unit (optical sensor device) of an optical communication device that uses laser light in a predetermined wavelength range. . The
主面3aの受光部3dにはフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどの受光半導体素子が複数形成されている。
A plurality of light receiving semiconductor elements such as photodiodes or phototransistors are formed on the
ここで、前記の通り、受光部3dが露出した状態だと、受光部3dに異物が付着する懸念がある。また、該異物により受光部3dが傷つく懸念がある。このように受光部3dに付着した異物あるいは受光部3dの傷は、光センサであるQFN10の信頼性を低下させる原因となるため、異物の付着を防止する必要がある。また、一般に可視光の透過率が低い封止体6で受光部3dを封止すると、受光部3dを保護することはできるが、光が遮断されてしまうので、光センサとしての機能を発揮できなくなる。一方、受光部3d上にカバーガラスなどの光透過性部材を配置すると、透過光が減衰あるいは屈折などし、光センサの検出効率、感度などが低下してしまう懸念がある。
Here, as described above, when the
そこで、本実施の形態では、半導体チップ3の主面3a上に受光部3dの周囲に主面(第2主面)4aから裏面(第2裏面)4bまで貫通する開口部(貫通孔)4dを有する基材4を配置(固着)して、基材4の開口部4dにおいて、受光部3dの表面を封止体6から露出させている。これにより、光センサとしての検出効率、感度などの低下を防止することができる。また、基材4の開口部4dは、少なくともQFN10の製造工程中には、主面4aに配置された保護シート(詳細は後述する)により覆われている。これにより、QFN10に製造工程において、露出した受光部3d上に異物が落下することを防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, an opening (through hole) 4d penetrating from the main surface (second main surface) 4a to the back surface (second back surface) 4b around the
基材4は、主面4a、主面4aと反対側の裏面4b、および主面4aと裏面4bとの間に位置する側面(第2側面)4c、および主面4aから裏面4bまで貫通する開口部4dを有している。また、基材4は、裏面4bが半導体チップ3の主面3aと対向するように、第2接着材11を介して半導体チップ3の主面3a上に搭載されている。基材4は、厚さ方向と交差する面の外形形状が四角形から成り、本実施の形態では、例えば各辺の長さが約1mm程度の正方形である。
The
基材4は開口部4dの形状を確保するため、ある程度の硬度(剛性)が要求される。また、QFN10の製造工程中、あるいは、完成後に加熱プロセスが施される場合があるが、基材4と半導体チップ3の線膨張係数が異なる場合、加熱中の熱膨張、加熱後の収縮によって、半導体チップ3と基材4の位置関係がずれてしまう場合がある。したがって、基材4の材料選択においては、半導体チップ3と線膨張係数を近づける点に配慮することが好ましい。本実施の形態では、この観点から、半導体チップ3を構成する材料と同じ半導体材料であるSiを基材4の材料として用いている。
The
また、基材4は、封止体6を形成する封止工程において、モールド時に封止用樹脂が半導体チップ3の受光部3d上に流入することを阻止する防護壁としての機能を有している。このため、基材4は、受光部3dの周囲を取り囲む枠形状に形成され、第2接着材11を介して半導体チップ3の主面3a上にしっかりと固着されている。
In addition, the
ここで、基材4および第2接着材11は半導体チップ3の主面3aにおいて、受光部3dよりも上側に配置される。しかし、基材4の材料であるSiは、光を通さないので、QFN10の上面に照射される照射光を受光部3dに到達させるため、主面3aにおいて、受光部3dの全体を開口部4dの内側に配置して、露出させている。換言すれば、半導体チップ3の主面3aにおいて、基材4の開口部4dの範囲は、受光部3dが形成された領域の範囲よりも広くなっている。同様に、第2接着材11にも、例えば基材4の開口部4dと同じ寸法の開口部が形成されており、受光部3dの全てを第2接着材11の開口部から露出させている。換言すれば、主面3aにおいて、第2接着材11は受光部3dの外縁よりも外側に配置されている。これにより、半導体チップ3の受光部3dと基材4の開口部4dとの位置関係を維持しつつ、かつ、全ての照射光を受光部3dに到達させることができるので、QFN10の信頼性を向上させることができる。
Here, the
また、例えば、QFN10をCCDやCMOSイメージセンサなどの固体撮像装置に適用する場合、受光部3dの上に、マイクロレンズなどの部材を配置する方が好ましいが、QFN10は、開口部4dを有しているので、これらの部材を配置するスペースを確保することができる。
Further, for example, when the
なお、基材4および第2接着材11の材料は、上記に限定されるわけではない。例えば、可視光に対して透明な部材で構成すれば、受光部3dの一部が基材4、あるいは第2接着材11の一部と重なった場合であっても、受光部3d全体に照射光を到達させることができる。
In addition, the material of the
ただし、この場合、少なくとも、受光部3dの全体が、QFN10の上面側から目視することができる程度の光透過性を有している必要がある。特に、光ピックアップ装置に組み込む光センサ系の半導体装置においては、光信号である照射光の波長域における分光透過率について、基材4および第2接着材11の分光透過率は、封止体6の分光透過率よりも高くする必要がある。例えば、QFN10を波長が405nmの青色半導体レーザを用いたDVD用の光ピックアップ装置に組み込む場合には、照射光の波長である405nm近傍の波長域において、95%以上の分光透過率が要求される。
However, in this case, at least the entire
したがって、基材4の一部が受光部3dの一部と重なる場合には、基材4として非晶質の固体であるガラス材料を用いることが好ましい。また、第2接着材11には、高い分光透過率特性に加え、基材4の裏面4bと半導体チップ3の主面3aとを接着する接着強度も要求されるので、フッ素系、アクリル系、あるいはポリカーボネート系など透明度の高い熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂を用いる理由は、以下である。すなわち、第2接着材11に熱硬化性樹脂を用いる場合、硬化剤など非透明な材料を多く添加する必要がある。このため、第2接着材11の分光透過率特性を向上させるためには、非透明な材料の添加割合が比較的少なくて済む熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
Therefore, when a part of the
また、アクリル樹脂やポリカーボネートの非晶質固体は、透明度が高いので、基材4の材料としても用いることができる。ただし、QFN10を光ピックアップ装置に組み込む光センサ装置として用いる場合には、前記したように特に高い分光透過率特性が要求されるので、分光透過率を向上させる観点から、SiO2(ケイ酸)を主成分とする非晶質材料を用いることが好ましい。特に石英ガラスはSiO2(ケイ酸)の純度が高く、可視光に対する透明度の程度が非常に高いため、受光部3dと基材4とが重なるように配置する場合の基材4の材料として特に好ましい。
Moreover, since the amorphous solid of an acrylic resin or a polycarbonate has high transparency, it can also be used as a material for the
受光部3dの一部が基材4、あるいは第2接着材11の一部と重なる構造の場合、QFN10の小型化という観点からは、半導体チップ3の主面3aにおける受光部3dの占める面積率が高くなる点で好ましい。しかし、上記のように受光部3dの一部が基材4、あるいは第2接着材11の一部と重なる構造では、基材4および第2接着材11に対する分光透過率の要求があるため、材料選択の自由度という観点からは、図1〜図4に示すように、受光部3dの全てを基材4の開口部4d、および第2接着材11の開口部から露出させた構造とすることが特に好ましい。
In the case where a part of the
また、半導体チップ3および複数のワイヤ5は封止体6により封止されている。封止体6で半導体チップ3および複数のワイヤ5を封止することにより、半導体チップ3および複数のワイヤ5を保護することができる。また、受光部3dの全てを基材4の開口部4d、および第2接着材11の開口部から露出させることにより、照射光の受光経路が確保されているので、封止体6には、照射光に対する透光性は要求されない。したがって、封止体6に用いる材料選定に際しては封止体6の機械的強度、耐熱性、放熱性、離型性、あるいは半導体チップ3や基材4に加わる応力などを考慮して最適な材料を選択することができる。本実施の形態では、封止体6の材料として、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を基材として、線膨張係数を半導体チップ3および基材4に近づけるためのフィラー、硬化剤、着色剤などの添加剤を添加した封止用樹脂を用いている。
The
ここで、封止体6は基材4も封止しているが、図3に示すように、基材4は封止体6に完全に覆われているわけではなく、一部が露出している。詳しくは、基材4の主面4aは、封止体6から完全に露出している。また、基材4の側面4cの一部(主面4a側の一部)も封止体6から露出している。別の観点から説明すると、基材4は封止体6の上面6a側に露出部を有し、この露出部は封止体6の上面6aから突出している。さらに別の観点から説明すると、封止体6の下面6bから基材4の主面4aまでの距離は、封止体6の下面6bから上面6aまでの距離よりも長い。これらの構造は、QFN10の製造工程において、基材4の主面4a上への異物付着を防止する製造方法に起因するものであるが、この詳細な理由および、異物付着防止の観点から特に好ましいQFN10の詳細な構造についてはQFN10の製造方法を説明する際に説明する。
Here, the sealing
<半導体装置の製造方法>
次に図1〜図4に示すQFN10の製造方法について説明する。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, the manufacturing method of QFN10 shown in FIGS. 1-4 is demonstrated.
まず、図5〜図7に示すリードフレーム(基材、基板)15を準備する(リードフレーム準備工程)。図5は本実施の形態の半導体装置の製造に用いるリードフレームの全体構造の概要を示す平面図、図6は図5に示すB部を拡大して示す拡大断面図、図7は図6に示すC−C線に沿った拡大断面図である。 First, a lead frame (base material, substrate) 15 shown in FIGS. 5 to 7 is prepared (lead frame preparation step). FIG. 5 is a plan view showing an outline of the overall structure of the lead frame used for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the portion B shown in FIG. 5, and FIG. It is an expanded sectional view along CC line shown.
本工程で準備するリードフレーム15は、複数の製品形成領域(デバイス形成領域)15a(図5において2点鎖線で囲まれる各領域)を有し、各製品形成領域15aは図1〜図4に示す半導体装置(QFN10)1個分に相当する。各製品形成領域15aは枠体15bによって連結されている。また、図5に示すように各製品形成領域15aはマトリクス状に配置されている。図5では列方向に12個、行方向に15個配置された複数の製品形成領域15aのブロックが、行方向に2個連結された構造を示している。
The
また、図6に示すように、リードフレーム15が有する複数の製品形成領域15aは、それぞれタブ(チップ搭載部)1、タブ1を支持する複数の吊りリード8、タブ1の周囲に配置される複数のリード2を有している。また、リードフレームが有する枠体15bは、複数の吊りリード8および複数のリード2と一体に形成されている。
Further, as shown in FIG. 6, the plurality of
本実施の形態のQFN10は、光ピックアップ装置に組み込まれる光センサであり、外部接続端子の数が比較的少ない。例えば、図1〜図4に示すQFN10では、リード2の数は20個である。このように端子数が少ない半導体装置の場合、製造コスト低減の観点から、配線を引き回すための配線層や絶縁層などを必要としない、リードフレームを用いることが好ましい。例えば、図5〜図7に示すリードフレーム15はプレス加工により形成されている。詳しくは、リードフレーム15の原料となる金属板を金型でプレスすることにより、タブ1、リード2、吊りリード8などの形状を図6に示すように成形している。このプレス加工は金型を用いて大量に生産することができるので、リードフレーム15の製造コストを低減することができる。
The
なお、半導体装置の小型化・微細化を重視する場合、または少量・多品種化に対応する場合は、エッチング加工によりリードフレームを形成しても良い。 Note that when importance is attached to miniaturization and miniaturization of semiconductor devices, or in the case of dealing with a small quantity and a variety of products, a lead frame may be formed by etching.
次に、図8および図9に示すように半導体チップ3を準備して、それぞれタブ1の上面1a上に第1接着材9を介して搭載する(ダイボンディング工程)。図8は、図6に示すリードフレームに半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図、図9は図8に示すC−C線に沿った拡大断面図である。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the
本工程では、まず、前記した半導体チップ3を準備する。半導体チップ3は前記したように主面3a、主面3aに形成された受光部(センサ部)3d、主面3aに形成され、受光部3dと電気的に接続された複数のパッド3e、主面3aと反対側の裏面3b、および主面3aと裏面3bとの間に位置する側面とを有している。
In this step, first, the
また、リードフレーム15の各タブ1の上面1aには、半導体チップ3とタブ1とを固定するための第1接着材9を配置する。ここで、本実施の形態で使用する第1接着材9は、ペースト状の熱硬化性樹脂から成る。このため、リードフレーム15の上面1a上にペースト状の第1接着材9を塗布することにより配置する。
A
次に、図8および図9に示すように、半導体チップ3を、裏面3bがタブ1の上面1aと対向するように配置する。この時、半導体チップ3の主面3aがタブ1の上面1aに対して傾斜しないように、コレットなどの押圧治具(図示は省略)を用いて半導体チップ3の主面3a側から押圧して配置することが好ましい。押圧治具で押し付けることにより、半導体チップ3の主面3aをタブ1の上面1aと略平行とすることができるので、結果として後述する基材4の主面がタブ1の上面1aに対して傾斜することを防止することができる。また、製品形成領域15a毎の複数の第1接着材9の厚さを略一定に揃えることができる。また、本実施の形態で使用する第1接着材9は熱硬化性の接着材であるため、半導体チップ3をタブ1の上面1a上に配置した後に熱を加えることで、この第1接着材9を硬化させ、半導体チップ3を固定する。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the
なお、本実施の形態では、第1接着材9として、ペースト状の樹脂を用いる例を説明したが、これに代えて両面に接着層を有するDAF(Die Attach Film)と呼ばれる樹脂フィルムを用いても良い。このDAFを用いれば、ペースト状の樹脂を用いる場合と比較して第1接着材9の厚さをさらに一定にすることができる。このため、各製品形成領域15aにおける半導体チップ3の主面3aの高さを略同一とすることができる。
In the present embodiment, an example in which a paste-like resin is used as the
ただし、DAFを用いる場合、ペースト状の樹脂と比較すると製造コストが上昇する。また、ペースト状の樹脂の場合、基材となる樹脂に添加する材料を選択する自由度がDAFと比較して高いので、接着強度、線膨脹係数などの要求仕様に応じて適切な添加剤を加えることができる。したがって、これらの観点からは、ペースト状の樹脂を用いることが好ましい。 However, when DAF is used, the manufacturing cost increases as compared with a paste-like resin. In the case of a paste-like resin, the degree of freedom in selecting a material to be added to the base resin is higher than that of DAF, so appropriate additives can be added according to the required specifications such as adhesive strength and linear expansion coefficient. Can be added. Therefore, it is preferable to use paste-like resin from these viewpoints.
次に、図10および図11に示すように半導体チップ3の主面3a上に、第2接着材11を介して基材4を搭載する(基材搭載工程)。図10は、図8に示す半導体チップに基材を搭載した状態を示す拡大平面図、図11は図10に示すC−C線に沿った拡大断面図である。
Next, as shown in FIGS. 10 and 11, the
本工程では、まず基材4を準備する。基材4は前記したように主面4a、主面4aと反対側の裏面4b、主面4aと裏面4bとの間に位置する側面4c、および主面4aから裏面4bまで貫通する開口部4dを有している。基材4の主面4aには、開口部4dを覆う保護シート12が予め接着されている。また、基材4の裏面4bには、熱溶融硬化性樹脂からなる第2接着材11が、予め貼り付けてある。第2接着材11は、枠状に形成され、基材4の開口部4dと重なる領域には、第2接着材11の上面から下面まで貫通する開口部が形成されている。保護シート12および第2接着材11が予め接着された基材4は、例えば以下のように形成する。図12〜図21は、基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、図12は、ウエハを準備する工程を示す拡大断面図、図13は、第2接着材を形成する工程を示す拡大断面図、図14は、ダイシングテープを貼り付ける工程を示す拡大断面図である。また、図15は、マスクを貼り付ける工程を示す拡大平面図、図16は図15に示すF−F線に沿った拡大断面図である。また、図17は、ウエハおよび第2接着材に開口部を形成する工程を示す拡大断面図である。また、図18は図17に示すマスクを取り除き、ウエハを洗浄する工程を示す拡大断面図、図19は、ウエハの主面に保護シートを貼り付ける工程を示す拡大断面図、図20は、ウエハを個々の基材に切断する工程を示す拡大断面図、図21は個片化された基材をピックアップする工程を示す拡大断面図である。
In this step, first, the
まず、図12に示すように、準備する基材4(図11参照)よりも大きい平板を用意する。本実施の形態では、基材4をSiで形成するので、一般に半導体チップの製造に用いるウエハ(Siウエハ)41を用いることができる。ウエハ41は、主面41aと主面41aの反対側に位置する裏面41bを有しており、主面41aは、図11に示す基材4の主面4aに、裏面41bは図11に示す基材4の裏面4bにそれぞれ対応している。
First, as shown in FIG. 12, a flat plate larger than the
次に、図13に示すように、ウエハ41の裏面41bに第2接着材11を形成する。第2接着材11は、前記の通り、熱溶融硬化性を有する樹脂材料で構成され、これを裏面41bに薄く塗布した後、乾燥させることにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 13, the
次に、図14に示すようにウエハ41の裏面41b側、すなわち、第2接着材11が形成された面にダイシングテープ42を貼り付ける。なお、ダイシングテープ42は後述するウエハ41を切断する工程までに貼り付ければ良いが、本実施の形態ではウエハ41に開口部を形成する前に貼り付けている。被貼付面が平坦な方がダイシングテープ42を容易に貼り付けられるからである。
Next, as shown in FIG. 14, a dicing
次に図15および図16に示すように、ウエハ41の主面41a上にマスク43を形成する。マスク43は、複数の開口部43aが規則的に配置されており、本実施の形態では、図15に示すようにマトリクス状に配置されている。マスク43は、例えば、フォトレジストを使用し、ウエハ41の主面41aに形成されている。
Next, as shown in FIGS. 15 and 16, a
次に、図17に示すようにウエハ41の開口部4dおよび第2接着材11の開口部を形成する。本工程では、ウエハ41の主面41a側、すなわち、マスク43が形成された側からウエハ41および第2接着材11の開口部に相当する部分を取り除くことにより形成する。取り除く方法には既知の種々の方法を用いることができるが、本実施の形態では、例えば、ウェットエッチングと呼ばれる侵食技術を用いている。ウェットエッチングでは、非加工部分をエッチング液に浸し、マスク43の開口部43a(図16参照)からエッチング液を供給することにより不要な部分を除去する。この他、反応性のエッチングガスを利用するドライエッチング技術、あるいは研磨材を吹き付けるサンドブラスト技術などを用いて形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 17, the
次に、図18に示すようにウエハ41および第2接着材11を洗浄し、その後乾燥させる。本工程では、図17に示すマスク43を取り除いた後、水洗、あるいは洗浄液などを用いて、特に、開口部4d内に残留する不要部除去時の残渣を完全に取り除く。
Next, as shown in FIG. 18, the
次に、図19に示すようにウエハ41の主面41a上に保護シート12を貼り付ける。本工程では、全ての開口部4dが保護シート12に覆われるように貼り付ける。これにより開口部4d内は、密封され、落下異物等から保護される。
Next, as shown in FIG. 19, the
次に、図20に示すように、ウエハ41および第2接着材11をダイシングラインに沿って切断し、個々の基材4に切断する。
Next, as shown in FIG. 20, the
次に、図21に示すように、個片化された基材4をピックアップして搬送する。搬送先は、例えば、複数の基材4を一旦収容する容器に搬送してもよい。ただし、ダイシングテープ42から基材4を取り外すと、開口部4dが基材4の裏面4b側から露出することとなる。したがって、汚染防止の観点からは、ピックアップした基材4をそのまま、図11に示す半導体チップ3の主面3a上まで搬送し、続いて搭載してしまう(ダイレクトピックアップと呼ばれる)ことが好ましい。
Next, as shown in FIG. 21, the separated
以上の工程により、主面4aには、開口部4dを覆う保護シート12が予め接着され、裏面4bには、第2接着材11が、予め貼り付けてある基材4が得られる。このように基材4の開口部4d全体を覆う保護シート12を主面4aに予め接着しておき、この基材4を搭載することで、半導体チップ3の受光部3dを外部から遮断することができるので、製造工程中の異物の落下などから受光部3dを保護することができる。
Through the above steps, the
また、前記ダイボンディング工程では、土台であるタブ1にペースト状の第1接着材9を塗布し、この第1接着材9上に半導体チップ3を押し付けてボンディングする方法を用いた。しかし、本工程では、第2接着材11が予め基材4に接着されていることが好ましい。その理由は以下である。
In the die bonding step, a paste-like first
まず、第1の理由として、第2接着材11を基材4と先に接着する場合、例えば、図12〜図21を用いて説明したような方法を用いることで、複数の基材4にそれぞれ接着する第2接着材11を一括して形成することができる。このように複数の第2接着材11を一括して形成すると、各第2接着材11の厚さを略一定に揃えやすくなる。
First, as a first reason, when the
第2接着材11の厚さを略一定とすると、製品形成領域15a毎の複数の基材4の主面4aの高さを略一定に揃えることができる。基材4の主面4aの高さを揃えると、後述する封止工程において複数の基材4の主面4aに加わる圧力を略均一化することができる。基材4の主面4aに加わる圧力を均一化することによる効果については、封止工程について説明する際に詳細に説明する。
When the thickness of the second
なお、第2接着材11としては、前記した熱溶融硬化性の接着材を塗布した後、乾燥して形成する他に、前記した両面に接着層を有するDAFを用いることもできる。このDAFはフィルム状の両面接着テープであり、基材(コア材)と、この基材の表面に形成された接着層から成る。そして、DAFは、第1接着材9に用いるペースト状の接着材と比較して厚さを均一に形成することができる。
In addition, as the 2nd
ところで、本実施の形態では、第1接着材9にはペースト状の接着材を用いている。基材4の第2主面の高さを決定する要因には、第1接着材9の厚さも含まれるので、高さを揃える観点からは、第1接着材9にもDAFなどフィルム状の接着材を用いることが好ましい。
By the way, in the present embodiment, a paste-like adhesive is used for the
しかし、前記ダイボンディング工程で説明したペースト状の第1接着材9は、半導体チップの接着材料として一般に用いられるので、安価に入手することができる。また、第1接着材9の厚さは、前記の通り半導体チップ3を搭載する際に、押圧治具を用いて半導体チップ3の主面3a側から押圧することにより、ある程度厚さの均一性を確保することができる。
However, since the paste-like first
一方、第2接着材11は半導体チップ3の受光部3dの上に配置するものである。また、第2接着材11の上には基材4が搭載され、基材4は枠状の構造物(枠体)なので半導体チップ3よりも破損し易い。したがって、第2接着材11にペースト状の接着材を用いて基材4を搭載する場合、半導体チップ3を搭載する際に加える押圧力よりも小さい押圧力しか加えることができない。この結果、第2接着材11の厚さが大きくばらつく虞がある。
On the other hand, the
すなわち、QFN10の製造コスト低減と、信頼性向上とを両立させるため、基材4の主面4aの高さへの影響を比較的小さくできる第1接着材9についてはペースト状の接着材を用い、基材4の主面4aの高さへの影響が特に大きい第2接着材11については予め第2接着材11を接着している。
That is, in order to achieve both reduction in the manufacturing cost of the
そして第2の理由として、基材4は半導体チップ3の主面3a上に搭載するものである。したがって、本工程を後述するワイヤボンディング工程よりも前に行う場合、ペースト状の接着材を塗布する工程の位置精度あるいはペーストの粘度によっては、パッド3eを第2接着材11が覆ってしまう虞がある。また、半導体チップ3の主面3aを傷つける危険性を低減するためには、主面3aを基材4で保護する前に主面3a上で作業する工程の数をできる限り減らす方が好ましい。第2接着材11を予め接着しておけば、パッド3eを第2接着材11が覆ってしまうことを防止できる。また、ペースト状の接着材を塗布する工程を省略することができるので、半導体チップ3の主面3aを傷つける可能性を低減することができる。
As a second reason, the
次に、裏面4bに第2接着材11が接着された基材4を、裏面4bが半導体チップ3の主面3aと対向するように、第2接着材11を介して半導体チップ3の主面3a上に搭載する。この際、半導体チップ3を加熱する(あるいは、予め加熱しておく)と、半導体チップ3の熱が第2接着材11に伝達されることにより第2接着材11が軟化し、基材4と半導体チップ3とが接着する。
Next, the main surface of the
なお、図11に示すように第2接着材11の厚さは第1接着材9の厚さよりも薄いことが好ましい。これは以下の理由による。すなわち、第2接着材11は熱溶融特性を有しているため、硬化後の熱硬化性樹脂である第1接着材9よりも剛性が低い(柔らかい)。したがって、後述する封止工程において、クランプ(狭持)する際には、第1接着材9よりも第2接着材11の方が変形しやすい。そこで、本実施の形態では、第2接着材11の厚さを第1接着材9の厚さよりも薄くすることにより、第2接着材11を変形しにくくすることができるので、封止工程における第2接着材11の変形を抑制することができる。
As shown in FIG. 11, the thickness of the second
また、本工程では、基材4の主面4aの高さが、後述するワイヤボンディング工程において、複数のパッド3eと複数のリード2とをそれぞれ電気的に接続した複数のワイヤ5(図3参照)の頂部の高さよりも上側となるように搭載する。例えば、基材4の厚さは、ワイヤ5のループ高さよりも厚い。これは、後述する封止工程において、ワイヤ5(図3参照)を確実に封止しつつ、かつ、基材4の側面4cの一部を封止体6から露出させるためである。このような位置関係で配置するため、本実施の形態では、図3に示すように基材4の厚さを、パッド3e上面からワイヤ5の頂部までの厚さ方向の距離よりも厚くしている。
Further, in this step, the height of the
本工程により、半導体チップ3の主面3aに形成された受光部3dは第2接着材11を介して基材4および主面4aに接着された保護シート12に完全に覆われ、保護される。
By this step, the
次に、図22および図23に示すように半導体チップ3の複数のパッド3eと複数のリード(電極部、内部接続部)2とを、複数のワイヤ5を介してそれぞれ電気的に接続する(ワイヤボンディング工程)。図22は、図10に示すパッドとリードとをそれぞれワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大平面図、図23は図22に示すC−C線に沿った拡大断面図である。
Next, as shown in FIGS. 22 and 23, a plurality of
本実施の形態では、ワイヤ5の接合方法として超音波および熱圧着を併用して行っており、ワイヤボンディングの方式としては、半導体チップ3のパッド3e側にワイヤ5の一端部を接続してから、ワイヤ5の他端部をリードフレーム15のリード2と接続する、所謂、正ボンディング方式である。また、図23に示すように、半導体チップ3のパッド3e上には、キャピラリ(図示は省略)の先端部から突出したワイヤ5の一端部を放電させることで形成されたボール部が、キャピラリの荷重により接合されている。このボール部をワイヤ5の一端部に形成しておくことで、1st側であるパッド3eと、ワイヤ5との接合強度をより向上することができる。
In the present embodiment, ultrasonic waves and thermocompression bonding are used together as a bonding method of the
また正ボンディング方式では、1st側であるパッド3eとワイヤ5の一端部とを接合した後、キャピラリがループ軌道を描いて2nd側であるリードフレーム15のリード2にワイヤ5を導くことによりワイヤ5のループ形状を形成する。この時、ワイヤ5のループ形状の頂部が、基材4の主面4aの高さよりも低い位置となるように形成する。これは前記したように後述する封止工程において、ワイヤ5を確実に封止しつつ、かつ、基材4の側面4cの一部を封止体6から露出させるためである。
In the positive bonding method, after the
また、本実施の形態では、本工程(ワイヤボンディング工程)は前記した基材搭載工程の後で行う。換言すれば、前記基材搭載工程はワイヤボンディング工程の前に行う。さらに換言すれば、ワイヤボンディング工程は、既に基材4が搭載された状態で行う。これは以下の理由による。
Moreover, in this Embodiment, this process (wire bonding process) is performed after an above-described base material mounting process. In other words, the substrate mounting process is performed before the wire bonding process. In other words, the wire bonding step is performed with the
すなわち、本実施の形態の工程順序を入れ替えてワイヤボンディング工程を基材搭載工程の前に行うと、基材搭載工程は、複数のワイヤ5がパッド3eに接合された状態で行うこととなる。このため、基材4を搭載する際に基材4あるいはこれを搭載するコレットなどの治具がワイヤ5と接触する可能性がある。この場合、ワイヤ5の接合部がパッド3eから外れ、導通不良となる虞がある。また、パッド3eから外れなくともワイヤ5が変形し、隣り合うワイヤ5同士が接触すると、短絡する虞がある。導通不良や短絡は、QFN10の信頼性低下の原因となる。
That is, if the process sequence of the present embodiment is changed and the wire bonding process is performed before the substrate mounting process, the substrate mounting process is performed in a state where the plurality of
そこで、本実施の形態では、ワイヤボンディング工程を、既に基材4が搭載された状態で行う。これにより信頼性低下の原因となる導通不良や短絡を防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, the wire bonding process is performed with the
次に、図24および図25に示すように基材4の側面4cの一部および基材4の主面4aが露出するように、半導体チップ3、基材4、および複数のワイヤ5を樹脂で封止し、封止体(一括封止体)を形成する(封止工程)。図24は、図22に示す半導体チップ、基材、および複数のワイヤを樹脂で封止し、封止体を形成した状態を示す拡大平面図、図25は図24に示すC−C線に沿った拡大断面図である。
Next, as shown in FIGS. 24 and 25, the
本実施の形態では、複数の製品形成領域15aをまとめて封止する、所謂、一括モールド方式(一括トランスファモールド方式)により、一括封止体16を形成し、後述する個片化工程で、各QFN10に分割する。このような製造方法はMAP(Mold Array Process)方式と呼ばれる。このMAP方式は、一回の封止工程でマトリクス状に配置された多数の製品形成領域15aを封止することができるので、生産効率が向上し、製造コストを低減させる観点から好ましい。なお、図24および図25に示す一括封止体16を製品形成領域15a毎に分割すると、図1〜図4に示す封止体6が得られる。
In the present embodiment, a
ここで、一括封止体16を形成する工程の詳細について、図26〜図36を用いて説明する。
Here, the detail of the process of forming the
まず、図26に示すように、上型17aおよび上型17aと対向する下型17bを有する成形金型17を準備する(成形金型準備工程)。図26は本実施の形態の半導体装置の封止体の形成に用いる成形金型の一部を拡大して示す拡大断面図である。
First, as shown in FIG. 26, a
上型17aは、上型面17cと、この上型面17cに形成されたキャビティ17dと、このキャビティ17dに連通するように上型17aに形成され、樹脂を供給するためのゲート部17eと、このゲート部17eとキャビティ17dを介して対向する位置であり、上型17aに形成されたエアベント部(図示は省略)とを有している。また、キャビティ17dの側面17daは外側から内側に向かって傾斜しており、これにより、成形金型17から、一括封止体16(図25参照)が形成されたリードフレーム15(図25参照)を取り出す際の離型性を向上させている。
The
一方、下型17bは、上型17aの上型面17cと対向する下型面17fを有している。また、下型17bのリードフレーム搭載領域は段差部17gを有し、この段差部17gの側面17gaでリードフレーム15(図25参照)の位置合わせを行う構造となっている。
On the other hand, the
また、成形金型17は、上型17aと下型17bとを型合わせすることにより形成されるポット部17hを有している。ポット部17hは、ゲート部17eなどの樹脂流路を介してキャビティ17dと連通されている。また、ポット部17hには、一括封止体16(図25参照)を形成するための樹脂を充填するためのプランジャ17jが配置されている。
The molding die 17 has a
次に、図27に示すように上型17aと下型17bとの間にフィルム(上型面被覆フィルム)18を配置する(フィルム配置工程)。図27は図26に示す上型と下型の間にフィルムを配置した状態を示す要部拡大断面図である。
Next, as shown in FIG. 27, a film (upper mold surface covering film) 18 is disposed between the
フィルム18は、上型17aの上型面17cを覆うように配置する。また、フィルム18は上型17aの上型面17cよりも大きい面積を有し、上型面17c全体を覆うように配置されていることが好ましい。特に、フィルム18は少なくともポット部17hが配置される領域から前記エアベント部が配置された領域に亘って被覆する大きさを有していることが好ましい。後述する樹脂供給工程で、上型17aの上型面17cとフィルム18との間に樹脂が流入するのを防止するためである。
The
また、フィルム18は、図27に示すように上型17aの上型面17cの凹凸に倣って配置することが好ましい。上型17aの上型面17cとフィルム18との間に隙間が生じることを防止するためである。図27に示すように上型面17cの凹凸に倣ってフィルム18を配置する方法として、例えば上型17aの複数の箇所に上型面17cまで貫通する吸気孔を形成し、該吸気孔から吸気することにより吸着させる方法がある。しかし、この場合、吸気孔が形成されていない箇所では、フィルム18の自重により弛みが発生し、上型17aの上型面17cとの間に隙間が生じる場合がある。
Moreover, it is preferable that the
そこで、フィルム18を上型17aの上型面17cとの間に隙間を生じさせることなく配置するという観点からは、フィルム18の上面18aに粘着層を形成し、上型面17cと密着させることが好ましい。ただし、粘着層は図27に示すようにフィルム18の下面18b側が後述するクランプ工程で保護シート12(図25参照)の上面12aと当接するまでの間、上面18aと上型面17cとが密着状態を維持できる程度の接着力を有していれば良い。フィルム18の交換の容易性を考慮すると、前記密着状態を維持できる程度の接着力を下回らない範囲において、接着力は低いほど好ましい。
Therefore, from the viewpoint of disposing the
なお、フィルム18の厚さや硬さなどその他の特性については後述するクランプ工程において説明する。
Note that other characteristics such as the thickness and hardness of the
次に、図28に示すように半導体チップ3および基材4が搭載されたリードフレーム15を、フィルム18と下型17bとの間に配置する(リードフレーム配置工程)。図28は図27に示すフィルムと下型の間に図25に示すリードフレームを配置した状態を示す要部拡大断面図である。
Next, as shown in FIG. 28, the
本工程ではリードフレーム15の下面が下型17bの下型面17fと対向し、複数の半導体チップ3が上型17aのキャビティ17dの内部に位置するように(1個のキャビティ17d内に複数の半導体チップ3が配置されるように)、リードフレーム15の位置合わせをして成形金型17の内部に配置する。この位置合わせは、リードフレーム15の端部を下型17bの段差部17gの側面17gaに合わせることで、容易に位置合わせを行うことができる。
In this step, the lower surface of the
なお、リードフレーム配置工程と前記したフィルム配置工程は、工程順序を入れ替えて行うことも可能であるが、この時点では、ワイヤ5(図25参照)が露出した状態であるため、フィルム18を配置する際にワイヤ5と接触するリスクを回避する観点からは、リードフレーム配置工程をフィルム配置工程の後で行うことが好ましい。
Note that the lead frame placement step and the film placement step described above can be performed by changing the order of the steps, but at this point, since the wire 5 (see FIG. 25) is exposed, the
次に、図29および図30に示すように上型17aおよび下型17bをクランプ(狭持)し、基材4の一部をフィルム18に食い込ませる(クランプ工程)。図29は図28に示す上型と下型をクランプした状態を示す要部拡大断面図、図30は図29に示すD部をさらに拡大した要部拡大断面図である。また、図31はクランプ工程において、フィルム−保護シート間距離と、上型と下型が近づく速度の関係を示す説明図である。なお、図31において縦軸は上型と下型が近づく速度を示し、縦軸に沿って上側程速度が速い。また、横軸はフィルムと基材の間の距離と示し、横軸に沿って左側程距離が長い。また横軸が0となる地点(縦軸との交点)でフィルムと保護シートが当接する。
Next, as shown in FIGS. 29 and 30, the
本工程では、上型17aと下型17bとの距離を近づけて、上型17a、下型17bを挟み込む。ここで、フィルム18は、基材4よりも柔らかい(硬度が低い)、例えばポリイミドなどの樹脂材料で構成される。また、基材4の主面4a上に貼り付けられている保護シート12は、例えば基材4との当接面である下面12bに粘着層を有する樹脂フィルムであって、例えば、ポリイミドなどで構成されている。したがって、保護シート12も基材4よりも柔らかい(硬度が低い)。このため、フィルム18の下面18bと保護シート12の上面12aとを当接させた後、さらに上型17aと下型17bとの距離を近づけると、フィルム18の下面18b側、および保護シート12は、図30に示すように変形し、保護シート12の全体、および基材4の一部がフィルム18に食い込むこととなる。
In this step, the
ところで、フィルム18の下面18bと保護シート12の上面12aとを単に当接させたのみの状態では、フィルム18と保護シート12とを完全に密着させることが難しく、特に、基材4の外縁部において、僅かな隙間が生じやすい。この僅かに隙間が生じた状態で後述する一括封止体形成工程を実施すると、該隙間から封止用の樹脂が保護シート12の上面12a上に流入し、樹脂バリが形成されてしまう。
By the way, in the state where the
この樹脂バリが形成されると、保護シート12を剥離する際にQFN10(図3参照)の受光部3d(図3参照)上に落下してしまう。つまり、保護シート12で覆うことにより、製造工程中は受光部3dを保護することはできるが、保護シート12上に樹脂バリが形成されると、結局光センサ半導体装置であるQFN10の信頼性を低下させる要因となる。したがって、例えば、QFN10を実装基板に実装した後で保護シート12を剥離する場合、実装基板上で樹脂バリを除去する必要がある。また、主面4aに付着した樹脂バリが微細であって、付着していることを見落とした場合、QFN10の信頼性が低下する原因となる。特に、光ピックアップ装置のように特定の波長域の光をレーザ光として、集束させて用いる光センサにおいては、レーザ光が遮光あるいは散乱されると、重大な信頼性低下を引き起こす原因となる。
If this resin burr | flash is formed, when peeling the
そこで、本実施の形態では、本工程において、フィルム18が、基材4の一部に食い込む程度まで押し込むことにより、フィルム18と保護シート12との密着性を向上させている。また、本実施の形態では、上型17aと下型17bとの距離を近づける際のクランプ力を利用して食い込ませるので、基材4の主面4aの外縁部に特に強いクランプ力が作用する。この結果、基材4の主面4aの外縁部では、フィルム18と保護シート12とが完全に密着する。さらに、同様の効果により、保護シート12と基材4の主面4aも完全に密着する。したがって、後述する一括封止体形成工程において、封止用の樹脂が保護シート12の上面12a側に流入することを確実に防止することができるので樹脂バリの発生を防止することができる。つまり、QFN10(図3参照)の信頼性を向上させることができる。
Therefore, in the present embodiment, in this step, the
また、本工程において、保護シート12のみをフィルム18に食い込ませた場合に得られる半導体装置について説明すると、基材4の側面4cが封止体6から全く露出せず、保護シート12の側面のみが露出した状態となる。このような構造において、保護シート12の側面に樹脂バリが形成された場合には、保護シート12を剥離する際に、該樹脂バリが脱落して、基材4の主面4a上に付着する懸念がある。これを防止するためには、基材4の第2側面の一部も封止体6から露出させることが好ましい。
Further, in this step, a semiconductor device obtained when only the
本実施の形態では、フィルム18を基材4の一部まで食い込ませることにより、保護シート12の下面12bと基材4の主面4aも密着させることができるので、この間への樹脂の侵入を防止することができる。すなわち、樹脂バリの発生を防止することができる。
In the present embodiment, the
ところで、本工程では、樹脂バリの発生防止を目的として基材4の一部をフィルム18に食い込ませるので、保護シート12の外縁部がフィルム18と確実に密着していれば、食い込む程度は例えば数μm〜数十μm程度と小さくても良い。したがって、フィルム18の厚さは、基材4を食い込ませることができるように、例えば50μm〜100μm程度の厚さを有している。
By the way, in this process, since a part of the
また、基材4の一部もフィルム18に食い込ませるためには、保護シート12には、硬さがフィルム18の硬さよりも硬い(すなわち、硬度が高い)ものを用いることが特に好ましい。保護シート12をフィルム18よりも硬くすることで、クランプ工程において、フィルム18が保護シート12から受ける圧力により変形し、基材4の側面4c側に回り込むので基材4の一部もフィルム18に食い込ませることができる。
Further, in order to cause part of the
また、保護シート12の硬度を高くすることにより、保護シート12の強度を向上させることができる。また、保護シート12を剥離する際に、容易に剥離することができる。また、図25に示すように、基材4の側面4cの一部を封止体6から露出させると、保護シート12は封止体6から完全に露出した状態となる。つまり、保護シート12の下面12b側の端部が封止体6から露出することとなるので、容易に剥離することができる。
Moreover, the intensity | strength of the
また、保護シート12が基材4の全面を覆っていない場合、基材4の主面4a上において、保護シート12が配置された領域と配置されていない領域とで段差が生じることとなる。この段差が生じると、本工程において、フィルム18を食い込ませる際に、皺を発生させる原因となりうる。したがって、保護シート12は基材4の主面4aの全面を覆っていることが好ましい。この観点から保護シート12の下面2bの外形寸法は、基材4の主面4aの外形寸法と同じ、あるいはそれ以上とすることが好ましい。下面12bの外形寸法を主面4aの外形寸法以上とすることで、主面4aの全面を保護シート12で覆うことができる。
Further, when the
ここで、外形寸法が同じ、とは、クランプ工程において、上記した皺の発生原因となる段差が生じない程度の同一寸法を有していれば良く、加工精度などの制約から、僅かに異なる寸法となるものまでを排除するものではない。 Here, the external dimensions are the same, as long as they have the same dimensions that do not cause the above-described step that causes wrinkles in the clamping process, and are slightly different dimensions due to limitations such as processing accuracy. It doesn't exclude anything that becomes.
ただし、基材4の外形寸法よりも大きい外形寸法を有する保護シート12の端部が、例えばワイヤ5が配置される領域の上方に配置される場合、クランプ工程において保護シート12の端部が下方に曲がると、ワイヤ5と接触してしまう懸念がある。この状態で一括封止体形成工程を行うと、ワイヤ5が露出する懸念がある。したがって、保護シート12は、下面12bの外形寸法を主面4aの外形寸法と同じとすることが特に好ましい。
However, when the end portion of the
また、フィルム18と保護シート12との厚さの比較においては、フィルム18を確実に基材4まで食い込ませる観点からフィルム18は保護シート12よりも厚くすることが好ましい。
Moreover, in the comparison of the thickness of the
また、タブ1上に搭載された各部材(第1接着材9、半導体チップ3、第2接着材11、基材4)よりもフィルム18は柔らかく(硬度が低く)、変形し易い部材とすることが好ましい。クランプ力を印加した際にフィルム18を優先的に変形させることにより、保護シート12の外縁部をフィルム18と確実に密着させるためである。
In addition, the
例えば、本実施の形態において、タブ1上に搭載された各部材のうち、最も柔らかい保護シート12の次に柔らかい部材は第2接着材11であるが、フィルム18は第2接着材11よりも柔らかい部材を用いることが好ましい。
For example, in the present embodiment, among the members mounted on the
また、本工程では、基材4の一部をフィルム18に食い込ませるため、フィルム18の下面18bと保護シート12の上面12aとを当接させた後、さらに上型17aと下型17bとの距離を近づける。このため、基材4には、単に当接させるのみの場合と比較してより強い荷重が印加される。ところが、基材4は前記の通り、開口部4dを有しているので、急激に強い荷重を印加すると破損する懸念がある。
Further, in this step, in order to cause a part of the
そこで、本実施の形態では、クランプ動作を以下の二段階構成とすることが好ましい。クランプを開始してからフィルム18の下面18bと保護シート12の上面12aとを当接させるまでは、第1速度19a(図31参照)で上型17aと下型17bの距離を近づける。また、下面18bと上面12aとが当接した後は、第1速度19aよりも遅い第2速度19b(図31参照)で上型17aと下型17bの距離を近づける。
Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the clamping operation has the following two-stage configuration. The distance between the
言い換えれば、本実施の形態ではクランプ工程を以下の2段階に分けている。すなわち、上型17aと下型17bの距離を、第1速度19aで近づけて、フィルム18の下面18bと保護シート12の上面12aとを当接させる工程と、第1速度19aよりも遅い第2速度19bで上型17aと下型17bの距離をさらに近づけて(当接させる工程よりも高い荷重を基材4に加えて)基材4の一部をフィルム18に食い込ませる工程である。
In other words, in the present embodiment, the clamping process is divided into the following two stages. That is, the step of bringing the
このように下面18bと上面12aとが当接するタイミングの前後で上型17aと下型17bを近づける速度を変化させることにより、処理速度の低下を抑制しつつ、かつ、クランプ時の基材4の損傷を防止することができる。
In this way, by changing the speed at which the
また、基材4を食い込ませる際に、第1速度19aから第2速度19bに急激に変化すると、フィルム18に皺が発生する場合がある。フィルム18に皺が発生すると、封止樹脂の形状不良の原因となる。そこで、本実施の形態では、第2速度19bを、上型17aと下型17bの距離が近づくにつれて遅くするようにした。これにより、フィルム18における皺の発生を防止ないしは抑制することができる。
Further, when the
また、本実施の形態では図3に示すようにタブ1の下面1bが封止体6の下面6b側から露出するように封止されている。したがって、本工程においては、上型17aと下型17bの間にタブ1、第1接着材9、半導体チップ3、第2接着材11、基材4、フィルム18の各部材がそれぞれ重なって配置されている。このようにクランプ工程において、上型17aと下型17bの間に各部材を重ねて配置することにより、各部材が固定されるので、クランプ時に、基材4の主面4aにおいてクランプ力が均等に伝わり易くなる。つまり、各構成部材のうち、最も柔らかく、変形し易い部材であるフィルム18が保護シート12、あるいは基材4との接触界面で変形して、基材4の側面4cの一部(第2主面側の一部)がフィルム18に食い込むこととなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、クランプ時の安定性という観点からは、下段に配置される部材の上面側の平面積を上段に配置される部材の下面側の平面積以上とすることが好ましい。本実施の形態では図30に示すように保護シート12、基材4および第2接着材11の平面積が最も小さく、以下半導体チップ3、第1接着材9、タブ1の順で平面積が大きくなっている。したがって、各部材は、下段に配置される部材を土台として、安定的に支持されるのでクランプ時には基材4の主面4aの面内におけるフィルム18に食い込む力を略均等に分散させることができる。
Further, from the viewpoint of stability at the time of clamping, it is preferable that the plane area on the upper surface side of the member arranged in the lower stage is equal to or larger than the plane area on the lower surface side of the member arranged in the upper stage. In the present embodiment, as shown in FIG. 30, the planar area of the
また、同じくクランプ時の安定性の観点から、タブ1、第1接着材9、半導体チップ3、第2接着材11、および基材4の中心が、それぞれ厚さ方向に重なる位置に配置された状態で基材4の一部をフィルム18に食い込ませることが特に好ましい。このように配置すれば、クランプ力を均等に伝えることができるので、安定的に食い込ませることができる。また、クランプ力を均等に伝えることにより、フィルム18の変形に伴って発生する皺を抑制することができる。
Similarly, from the viewpoint of stability during clamping, the centers of the
また、本実施の形態では、複数の基材4を一度にフィルム18に食い込ませるので、各基材4における食い込み力を均等にすることが好ましい。特定の基材4に力が集中して、食い込み過剰あるいは食い込み不足が発生することを防止するためである。この点、本実施の形態では、前記基材搭載工程で説明したように複数の基材4の主面4aに加わる圧力を均一化することができるので、食い込み過剰あるいは食い込み不足を防止することができる。
Moreover, in this Embodiment, since the some
次に、図29、図32および図33に示すようにフィルム18および下型17bとの間に封止用の樹脂16aを供給し、一括封止体16を形成する(一括封止体形成工程)。図32は図29に示すフィルムおよび下型との間に封止用の樹脂を供給し、一括封止体を形成した状態を示す要部拡大断面図、図33は図32に示すD部をさらに拡大した要部拡大断面図である。
Next, as shown in FIGS. 29, 32, and 33, a sealing
本工程では、図29に示す封止用の樹脂16aをキャビティ17d内に供給し、これを熱硬化させて一括封止体16とする。封止用の樹脂16aは、図29に示すようにタブレット状に形成されたものを、予め加熱することにより、粘度を低下させてポット部17hに投入しておく。また、成形金型17をあらかじめ加熱しておくことにより樹脂16aはポット部17h内でさらに粘度が低下する。次に、プランジャ17jにより樹脂16aを押し出して、図32に示すようにゲート部17eを介してキャビティ17d内に供給(注入)する。
In this step, the sealing
注入された樹脂16aは、キャビティ17d内の隙間を順次埋めながら充填される。ここで、半導体チップ3の受光部3dは、周囲を基材4に囲まれ、基材4は、第2接着材11を介して半導体チップ3の主面3a上にしっかりと固着されている。したがって、本工程において、受光部3dは、基材4、および基材4の主面4aを覆う保護シート12に囲まれているので、封止用の樹脂16aが受光部3d上へ流入することを防止することができる。
The injected
また、本実施の形態では図33に示すように、基材4の一部がフィルム18に食い込んだ状態で樹脂16aを注入するので、主面4a側に樹脂16aが流入する隙間は形成されていない。したがって、主面4a上への樹脂16aの流入を防止することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 33, the
また、図33において、タブ1の下面1bは、下型17bの下型面17fと接触している。したがって、タブ1の下面1bが一括封止体16の下面側から露出するように封止される。
In FIG. 33, the
なお、成形金型17は、ゲート部17eの反対側に図示しないエアベント部を有しているので、たとえ供給された樹脂16aに空気(気泡)が巻き込まれていたとしても、この空気(気泡)はキャビティ17d内に残留することなく、エアベント部を介して外部に抜けるため、形成される一括封止体16にボイドの問題が発生することはない。
Since the molding die 17 has an air vent portion (not shown) on the opposite side of the
樹脂16aが充填された状態で、成形金型17を介して樹脂16aを加熱した状態で保持すると、樹脂16aが硬化して一括封止体16が形成される。
When the
次に、図32に示す上型17aおよび下型17bを型開きし、一括封止体16が形成されたリードフレーム15を成形金型17から取り出して図24および図25に示すリードフレーム15が得られる(型開き工程)。
Next, the
本工程では、上型17aと下型17bの距離を離して型開きを行うが、このとき、上型面17cとフィルム18との接触界面における貼着強度がフィルム18と一括封止体16との接触界面における貼着強度よりも低い場合には、フィルム18は、上型面17cから離れ、一括封止体16の上面側に貼り付いて残ることとなる。
In this step, the
この場合、フィルム18を一括封止体16の上面から剥離して図24および図25に示すリードフレーム15を得ることになる。ここで、フィルム18と上型面17cとの間に樹脂16aが流入していた場合、フィルム18の上面18a側も硬化した樹脂が残留する。このようにフィルム18の上面18a側に硬化した樹脂が残留している場合、フィルム18を剥離する工程で、硬化した樹脂が保護シート12の上面12a上に異物として落下する懸念がある。上面12a上に異物が付着していると、保護シート12を剥離する際に受光部3d上に落下する懸念があるため、これを除去する工程が必要となる。
In this case, the
本実施の形態では、フィルム18を成形金型内に配置する前記フィルム配置工程で説明したように、フィルム18は、上型17aの上型面17cを覆うように配置するので、フィルム18の上面18a側への樹脂16aの流入を防止することができるので、異物の発生自体を防止することができる。このため、異物を除去する工程が不要となるので、製造効率を向上させることができる。
In the present embodiment, as described in the film disposing step of disposing the
次に、図34に示すように一括封止体16から露出した複数のリード2のそれぞれの下面2bに外装めっき層(金属層)7を形成する(外装めっき形成工程)。図34は、図25に示す一括封止体から露出した複数のリードおよびタブの下面に外装めっき層を形成した状態を示す拡大断面図である。
Next, as shown in FIG. 34, an exterior plating layer (metal layer) 7 is formed on each
本工程では、例えば、図25に示す一括封止体16が形成されたリードフレーム15を図示しないめっき槽に投入し、リードフレーム15をめっき液に浸した状態で、電気めっきを施すことによりリード2の下面2b側にめっき層を成長させることにより外装めっき層7を形成する。ここで、本実施の形態では、タブ1の下面1bも、リード2の下面2bと同様に一括封止体の下面6b側から露出しているので、タブ1の下面1bにも外装めっき層7が形成される。
In this step, for example, the
次に、図35および図36に示すように複数の吊りリードおよび複数のリード2のそれぞれと枠体15bとの間をそれぞれ切断する(個片化工程)。図35は図34に示すリードフレームを個々の半導体装置として切断する切断ラインを示す拡大平面図、図36は図35に示すC−C線に沿った拡大断面図である。また、図37は切断後の半導体装置を示す断面図である。
Next, as shown in FIG. 35 and FIG. 36, each of the plurality of suspension leads and the plurality of
本工程は、例えば図36に示すように、一括封止体16の上面6a側を上方に向けた状態、言い換えると、一括封止体16の下面6b側をダイシングテープ22で固定した状態で行われ、一括封止体16の上面6a側からダイシングブレード21を走らせて、分割する。このとき、一括封止体16だけでなく、ダイシングテープ22の一部までダイシングブレード21を到達させることで、リードフレーム15および一括封止体16を完全に分割することができる。ダイシングブレード21は、図35に示すダイシングライン(切断ライン)20に沿ってリードフレーム15および一括封止体16を切断しながら移動させる。
For example, as shown in FIG. 36, this step is performed with the
本工程が完了すると、図37に示すQFN10が得られる。最後に、個片化されたQFN10の外観を検査し、外装めっき層7の剥離や、封止体6とタブ1、リード2、あるいは基材4との間に隙間やクラックが生じていないことを確認し、半導体装置の製造が完了する。なお、QFN10を光センサとして使用する際には、保護シート12を剥離する工程が必要であるが、保護シート12は、QFN10が使用されるまでに取り除けば良い。したがって、例えば、QFN10を別の場所で図示しない実装基板に実装する場合には、図37に示すように基材4の開口部4dが保護シート12で覆われた状態で搬送し、実装基板に実装した後で保護シート12を取り除くことが好ましい。受光部3dを搬送中の汚染(異物落下等)から保護するためである。
When this step is completed, the
<変形例>
次に本実施の形態の変形例について説明する。
<Modification>
Next, a modification of the present embodiment will be described.
図38は本実施の形態の第1の変形例である半導体装置の断面図である。図38に示すQFN23と図3に示すQFN10との相違点は、タブ1の大きさである。QFN23が有するタブ1は、図3に示すタブ1よりも上面1aの面積が小さく、上面1a上に搭載される半導体チップ3の裏面3bの面積よりも小さい。
FIG. 38 is a cross-sectional view of a semiconductor device which is a first modification of the present embodiment. The difference between the
このように半導体チップ3よりも小さい面積を有するタブ1に半導体チップ3を搭載する場合、裏面3bの面積が異なる半導体チップ3を搭載する場合にも共通のリードフレームを用いることができるので、製造効率向上の観点から好ましい。
Thus, when mounting the
また、QFN10、23などの半導体装置を実装基板に搭載する際には、リフロー工程と呼ばれる加熱工程で、例えば半田などの接合材料を溶融させるため、約260℃程度まで加熱される。この時、QFN10、23を構成する各部材の線膨脹係数の違いに起因して、封止体6にリフロークラックと呼ばれる亀裂が生じる場合がある。このリフロークラックを防止する対策として、半導体チップ3と封止体6との接触面積を広くとる方法が有効だということが現在までに判っている。つまり、図38に示すQFN23は、リフロークラックを防止して、信頼性を向上させる観点からも好ましい。
When a semiconductor device such as
ただし、タブ1は、前記クランプ工程において、安定的にクランプ力を伝える土台としての機能を果たすべき部材なので、タブ1の上面1aの面積を極端に小さくしすぎると、基材4の主面4aに加わる圧力を均一化することができない。また、チップ周辺に折り曲げモーメントを与え、チップクラックの虞が増してしまう。
However, since the
したがって、この均一化の観点からはタブ1の上面1aは、基材4の裏面4bの外形よりも大きくすることが好ましい。また、図38に示すようにタブ1の上面1aの外形寸法が、基材4の裏面4bの外形寸法と同程度である場合には、タブ1、第1接着材9、半導体チップ3、第2接着材11、および基材4の中心が、それぞれ厚さ方向に重なる位置に配置された状態で基材4の一部をフィルム18に食い込ませることが特に好ましい。
Therefore, it is preferable that the upper surface 1a of the
次に、図39は、本実施の形態の第2の変形例である半導体装置の断面図である。また、図40は、図39に示すQFNの上面側の平面図である。なお、図39に示す断面図は、図40に示すA−A線に沿った断面に対応している。 Next, FIG. 39 is a cross-sectional view of a semiconductor device which is a second modification of the present embodiment. 40 is a plan view of the upper surface side of the QFN shown in FIG. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 39 corresponds to the cross section taken along the line AA shown in FIG.
図39および図40に示すQFN24と図1〜図4に示すQFN10との相違点は、QFN24の封止体6は、上面6aにおいて、基材4の周囲に窪み部6dが形成されている点である。この窪み部6dは、前記クランプ工程において、基材4の一部をフィルム18に食い込ませる際に、下面18b側に大きな皺が発生した場合に形成される。
The difference between the
すなわち、前記クランプ工程において、基材4の一部をフィルム18に食い込ませると、フィルム18における主面4aと対向する領域は変形し、周囲の領域よりも厚さが薄くなる。この時、主面4aの周縁部と対向する領域では、基材4に押圧されたフィルム18の一部が、基材4の側面4c側に押し出され、皺が形成される。その後、前記一括封止体形成工程において、樹脂16aを供給すると、樹脂16aはフィルム18の下面18bの形状に倣って充填されるため、大きな皺が発生すると、窪み部6dもこれに倣って大きくなる。
That is, in the clamping step, when a part of the
窪み部6dの大きさが小さい場合には、特にQFN24の信頼性を低下させる要因とはならないが、窪み部6dが大きくなって、例えば、ワイヤ5が窪み部6dから露出すると、QFN24の信頼性が低下することとなるので、窪み部6dの大きさはできる限り小さくすることが好ましい。
When the size of the
本発明者の検討によれば、窪み部6dは、前記クランプ工程において、過剰に強い力でクランプすると、大きくなり易いことが判った。また、クランプ時の速度、特にフィルム18と保護シート12とが当接した後の第2速度19bが早すぎる場合、あるいは第1速度19aから第2速度19bに変化する際の変化量が大きすぎる場合に大きくなり易いことが判った。
According to the study by the present inventor, it has been found that the recessed
したがって、図1〜図37を用いて説明したQFN10の製造方法のように、フィルム18と基材4とが当接した後の第2速度19bを第1速度19aよりも遅くすること、および、第2速度19bを、上型17aと下型17bの距離が近づくにつれて遅くするようにすることは、大きな窪み部6dの発生を防止する観点からも好ましいことが判った。
Therefore, like the manufacturing method of QFN10 demonstrated using FIGS. 1-37, the
また、前記基材搭載工程で説明したように、複数の基材4に加わる力を略均一化することも、大きな窪み部6dの発生を防止する観点からも好ましい。
Further, as described in the base material mounting step, it is also preferable to make the force applied to the plurality of
次に、図41は、本実施の形態の製造方法の変形例を説明するための拡大断面図である。なお、図41は、前記封止工程の変形例を説明するための拡大断面図であるが、代表として、図33に対応する拡大断面図を示している。また、図41を用いて説明する変形例を用いて得られる半導体装置は、図1〜図4に示すQFN10の有するタブ1、リード2の下面1b、2bにおける樹脂バリの発生をより確実に防止することができる点を除き図1〜図4に示すQFN10と同じ構造であるので、図示は省略し、必要に応じて図1〜図4を用いて説明する。
Next, FIG. 41 is an enlarged cross-sectional view for explaining a modification of the manufacturing method of the present embodiment. FIG. 41 is an enlarged cross-sectional view for explaining a modified example of the sealing step, but shows an enlarged cross-sectional view corresponding to FIG. 33 as a representative. In addition, the semiconductor device obtained using the modification described with reference to FIG. 41 more reliably prevents the occurrence of resin burrs on the
図41に示す製造方法と、図33で説明した製造方法の相違点は、封止工程において、下型17bの下型面17fとリードフレーム15との下面との間に下型面被覆フィルム(第2フィルム)27が配置されている点である。
The difference between the manufacturing method shown in FIG. 41 and the manufacturing method described in FIG. 33 is that the lower mold surface covering film (between the
図41に示すように下型面17fを覆う下型面被覆フィルム27を下型面17fに密着させて配置した状態でクランプ(狭持)すると、下型面被覆フィルム27の上面27aにタブ1およびリード2の一部(下面1b、2b側の一部)が食い込む。この結果、タブ1およびリード2の裏面である下面1b、2bに樹脂バリが形成されることを防止ないしは抑制することができる。つまり、QFN10(図3参照)の外部接続端子面に樹脂バリが形成されることを防止ないしは抑制することができるので、樹脂バリに起因する図3に示す外装めっき層7の剥離などの問題を防止することができる。また、樹脂バリの発生を防止することにより、リード2と外装めっき層7との接触界面における電気抵抗を軽減することができる。したがって、QFN10の信頼性をさらに向上させることができる。
As shown in FIG. 41, when the lower mold
このように、下型面被覆フィルム27は、前記封止工程においてタブ1およびリード2の一部を食い込ませることにより、下面1b、2bにおける樹脂バリの発生を防止ないしは抑制する機能を有しているので、柔らかい樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、上型17aの上型面17cと密着して配置される上型面被覆フィルム(第1フィルム)18と同様の材料を用いることができる。
Thus, the lower mold
ただし、光センサ系の半導体装置であるQFN10の信頼性という観点では、外部接続端子面に発生する樹脂バリよりも基材4の主面4a側に発生する樹脂バリを防止する方が特に重要である。このため、下型面被覆フィルム27の硬さ(硬度)は上型面を被覆するフィルム18と同じ、あるいはこれより硬く(高く)することが好ましい。また、下型面被覆フィルム27の厚さは上型面被覆フィルム18と同じ、あるいは図41に示すようにこれより厚くすることが好ましい。上型面被覆フィルム18を優先的に変形させて基材4の一部を確実に上型面被覆フィルム18に食い込ませ、主面4a上における樹脂バリの発生を防止するためである。
However, in terms of the reliability of the
最後に、本実施の形態の第3の変形例である半導体装置について説明する。前記実施の形態では、枠状の基材4を半導体チップ3と同じ材料で構成する例を説明したが、本実施の形態の第3の変形例においては、部材の強度(剛性)、および半導体チップあるいは封止樹脂との熱膨張率などを考慮し、他の材料を利用することもできる。この第3の変形例では、例えば金属薄板・樹脂薄板などからプレス加工により作成することもできる。また、金属材料あるいは樹脂材料をモールド加工することにより枠状の成型品を得ることもできる。
Finally, a semiconductor device that is a third modification of the present embodiment will be described. In the above-described embodiment, the example in which the frame-shaped
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、前記実施の形態では半導体装置の製造方法の例としてMAPについて説明した。しかし半導体装置の製造工程はこれに限定されるものではなく、例えば、リードフレーム15における製品形成領域15aの数に対応して複数のキャビティを有する金型を用いて封止する方法(個片モールドと呼ばれる)で製造する方法に適用することができる。
For example, in the above embodiment, MAP has been described as an example of a method for manufacturing a semiconductor device. However, the manufacturing process of the semiconductor device is not limited to this. For example, a method of sealing using a mold having a plurality of cavities corresponding to the number of
また例えば、光センサ系の半導体装置の例としてQFNのパッケージに適用する実施態様について説明したが、QFNのパッケージに限定される訳ではなく、例えば、半導体装置の下面が有する四角形の4辺のうち、対向する2辺にのみ複数のリードが配置されたSON(Small Outline Non-leaded package)に適用することもできる。 Further, for example, the embodiment applied to the QFN package as an example of the optical sensor semiconductor device has been described. However, the embodiment is not limited to the QFN package. For example, of the four sides of the quadrangle that the lower surface of the semiconductor device has The present invention can also be applied to a SON (Small Outline Non-leaded package) in which a plurality of leads are arranged only on two opposite sides.
また、半導体装置のコスト低減の観点からは、QFNやSONなどリードフレームに半導体チップを搭載するタイプのパッケージが特に好ましいが、半導体チップのパッド数の増加への対応を考慮した場合、例えばLGA(Land grid array)、あるいは図42および図43に示すBGA(ball Grid Allay)34のように配線基板上に半導体チップを搭載したパッケージが好ましい。以下半導体チップを配線基板上に搭載する場合の態様について簡単に説明する。 From the viewpoint of reducing the cost of a semiconductor device, a package of a type in which a semiconductor chip is mounted on a lead frame such as QFN or SON is particularly preferable. However, when considering the increase in the number of pads of a semiconductor chip, for example, LGA ( A package in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board, such as a land grid array (BGA) 34 or a ball grid allay (BGA) 34 shown in FIGS. 42 and 43 is preferable. A mode in which the semiconductor chip is mounted on the wiring board will be briefly described below.
図42は、他の実施の形態である半導体装置の下面側を示す平面図、図43は図42に示すE−E線に沿った断面図である。 42 is a plan view showing a lower surface side of a semiconductor device according to another embodiment, and FIG. 43 is a cross-sectional view taken along the line EE shown in FIG.
図42に示すBGA34と前記実施の形態で説明したQFN10、23、24との相違点は半導体チップ3が、基材である配線基板(基板)35に搭載されている点である。
The difference between the
配線基板35は、上面35a、上面35aと反対側の下面35b、上面35aに配置されるチップ搭載部35c、上面35aにおいてチップ搭載部35cの周囲に配置された複数のボンディングリード(電極部)35d、および下面35bに配置され複数のランド部35fとそれぞれ電気的に接続されるバンプ電極(外部端子)35eを備えている。
The
半導体チップ3の主面3aに形成されたパッド3eはワイヤ5を介してボンディングリード35dとそれぞれ電気的に接続され、ボンディングリード35dは、配線基板35が有する導電路(図示は省略)を介してバンプ電極35eと電気的に接続されている。
The
また、バンプ電極35eは、配線基板35の下面35bにおいて、図42に示すように行列状に配置されている。このようなバンプ電極35eの配置は、エリアアレイと呼ばれ、配線基板35の下面35bのスペースを有効活用することができるので、半導体装置を小型化することができる。
Further, the
なお、バンプ電極35eの材料は、例えば前記実施の形態で説明した外装めっき層7と同様にPb(鉛)を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばSn(錫)のみ、Sn(錫)‐Bi(ビスマス)、またはSn(錫)‐Ag(銀)‐Cu(銅)などである。
The material of the
BGA34のような配線基板35を用いる半導体パッケージにおいても、コスト低減の観点から、パッド3eとボンディングリード35dとをワイヤ5で接続する場合がある。この場合、ワイヤ5を保護するため、配線基板35の上面35a側を封止体6で封止する必要がある。
Even in a semiconductor package using the
ここで、BGA34は、QFN10、23、24と同様に光センサ半導体装置である。したがって、受光部3dの上側は、照射光が通過する経路を確保する必要がある、このため、前記実施の形態で説明したように、基材4の側面4cの一部を露出させることにより、樹脂バリの形成を防止することができるので、信頼性を向上させることができる。
Here, the
なお、前記実施の形態で説明した種々の変形例等をBGA34に適用できることは言うまでもない。
Needless to say, the various modifications described in the above embodiments can be applied to the
また、BGA34の製造方法について、QFN10、23、24の製造方法との相違点のみを簡単に説明する。
In addition, only a difference between the manufacturing method of the
まず、前記実施の形態で説明したリードフレーム準備工程が異なる。BGA34の製造方法においては、まず、配線基板準備工程として、上面35a、上面35aと反対側の下面35b、上面35aに配置されるチップ搭載部35c、上面35aにおいてチップ搭載部35cの周囲に配置された複数のボンディングリード(電極部)35d、および下面35bに配置され、この複数のボンディングリード35dとそれぞれ電気的に接続されるランド部35fを備える配線基板(第1基材)35を準備する。本工程で準備する配線基板は、半導体装置(BGA34)1個分に相当する製品形成領域を複数有する多数個取り配線基板を準備する。また、本工程では配線基板の下面35bには、バンプ電極35eはまだ形成されていない。
First, the lead frame preparation process described in the above embodiment is different. In the manufacturing method of the
また、ダイボンディング工程では、半導体チップ3を、配線基板の各製品形成領域がそれぞれ有するチップ搭載部35c上に第1接着材9を介して搭載する。基材搭載工程は前記実施の形態と同様なので省略する。
In the die bonding process, the
また、ワイヤボンディング工程では、複数のパッド3eと複数のボンディングリード35dとをワイヤ(導電性部材)5を介してそれぞれ電気的に接続する。
Further, in the wire bonding step, the plurality of
また、封止工程(特にクランプ工程)において、配線基板は図43に示すように略平面板状の部材であって、その上面35aの面積は、半導体チップ3の裏面3bよりも大きいので、基材4の一部をフィルム18に安定的に食い込ませることができる。
In the sealing process (especially the clamping process), the wiring board is a substantially flat plate-like member as shown in FIG. 43, and the area of the
また、前記実施の形態で説明した外装めっき形成工程が異なる。BGA34の製造方法においては、外装めっき形成工程に代えてバンプ電極形成工程として、成形金型から取り出した配線基板の下面35b側に、外部端子となる複数のバンプ電極35eを形成する。複数のバンプ電極35eは、配線基板の下面35bに形成された複数のランド部35fに、それぞれ接合する。
Moreover, the exterior plating formation process demonstrated in the said embodiment differs. In the manufacturing method of the
また、ダイシング工程においては、バンプ電極35eが形成された面を上方に向けて(つまり、一括封止体の上面をダイシングテープに貼り付けた状態で)ダイシングを行う。
Further, in the dicing process, dicing is performed with the surface on which the
本発明は、特に主面に光センサが形成された半導体チップを有する光センサ系の半導体装置に利用可能である。 The present invention is particularly applicable to an optical sensor type semiconductor device having a semiconductor chip having an optical sensor formed on the main surface.
1 タブ(チップ搭載部)
1a 上面
1b 下面
2 リード(電極部)
2a 上面
2b 下面
2c 側面
3 半導体チップ
3a 主面(第1主面)
3b 裏面(第1裏面)
3c 側面(第1側面)
3d 受光部(センサ部)
3e パッド
4 基材(第2基材)
4a 主面(第2主面)
4b 裏面(第2裏面)
4c 側面(第2側面)
4d 開口部(貫通孔)
5 ワイヤ(導電性部材)
6 封止体
6a 上面
6b 下面
6d 窪み部
7 外装めっき層(金属層)
8 吊りリード
9 第1接着材
10、23、24 QFN(半導体装置)
11 第2接着材
12 保護シート
12a 上面
12b 下面
15 リードフレーム(第1基材)
15a 製品形成領域(デバイス形成領域)
15b 枠体
16 一括封止体
16a 樹脂
17 成形金型
17a 上型
17b 下型
17c 上型面
17d キャビティ
17da 側面
17e ゲート部
17f 下型面
17g 段差部
17ga 側面
17h ポット部
17j プランジャ
18 フィルム(上型面被覆フィルム、第1フィルム)
18a 上面
18b 下面
19a 第1速度
19b 第2速度
20 ダイシングライン
21 ダイシングブレード(切断治具)
22 ダイシングテープ
27 下型面被覆フィルム(第2フィルム)
27a 上面
34 BGA(半導体装置)
35 配線基板(第1基材)
35a 上面
35b 下面
35c チップ搭載部
35d ボンディングリード(電極部)
35e バンプ電極(外部端子)
35f ランド部
41 ウエハ
41a 主面
41b 裏面
42 ダイシングテープ
43 マスク
43a 開口部
1 Tab (chip mounting part)
3b Back side (first back side)
3c Side (first side)
3d light receiving part (sensor part)
4a Main surface (second main surface)
4b Back side (second back side)
4c Side (second side)
4d opening (through hole)
5 Wire (conductive member)
6 Sealing
8
11 Second
15a Product formation area (device formation area)
22
35 Wiring board (first base material)
35e Bump electrode (external terminal)
35f
Claims (20)
(a)チップ搭載部、および前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部を備えた第1基材を準備する工程;
(b)第1主面、前記第1主面に形成されたセンサ部、前記第1主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第1主面と反対側の第1裏面、および前記第1主面と前記第1裏面との間に位置する第1側面、を有する半導体チップを、前記第1裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第1接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載する工程;
(c)第2主面、前記第2主面と反対側の第2裏面、前記第2主面と前記第2裏面との間に位置する第2側面、および前記第2主面から前記第2裏面まで貫通する開口部を有し、前記開口部が前記第2主面上に貼り付けられた保護シートにより覆われた第2基材を、前記第2裏面が前記半導体チップの前記第1主面と対向するように、第2接着材を介して前記半導体チップの前記第1主面上に搭載する工程;
(d)前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とを、複数の導電性部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程;
(e)前記第2基材の前記第2側面の一部および前記第2基材の前記第2主面が露出するように、前記半導体チップ、前記第2基材、および前記複数の導電性部材を樹脂で封止し、封止体を形成する工程;
ここで、前記封止体は、以下の工程により形成される、
(e1)上型、前記上型と対向する下型を有する成形金型を準備する工程;
(e2)前記上型と前記下型との間にフィルムを配置する工程;
(e3)前記半導体チップおよび前記第2基材が搭載された前記第1基材を、前記フィルムと前記下型との間に配置する工程;
(e4)前記(e3)工程の後、前記上型および前記下型をクランプし、前記第2基材の一部を前記フィルムに食い込ませる工程;
(e5)前記(e4)工程の後、前記フィルムおよび前記下型との間に前記樹脂を供給し、前記封止体を形成する工程;
(e6)前記(e5)工程の後、前記上型および前記下型を型開きし、前記封止体が形成された前記第1基材を前記成形金型から取り出す工程。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising the following steps:
(A) a step of preparing a first base material including a chip mounting portion and a plurality of electrode portions arranged around the chip mounting portion;
(B) a first main surface, a sensor portion formed on the first main surface, a plurality of pads formed on the first main surface and electrically connected to the sensor portion, opposite to the first main surface A semiconductor chip having a first back surface on the side and a first side surface located between the first main surface and the first back surface, such that the first back surface faces the chip mounting portion. Mounting on the chip mounting portion via an adhesive;
(C) a second main surface, a second back surface opposite to the second main surface, a second side surface located between the second main surface and the second back surface, and the second main surface from the second main surface. 2 having an opening penetrating to the back surface, wherein the opening is covered with a protective sheet affixed on the second main surface, and the second back surface is the first of the semiconductor chip. Mounting on the first main surface of the semiconductor chip via a second adhesive so as to face the main surface;
(D) electrically connecting the plurality of pads of the semiconductor chip and the plurality of electrode portions through a plurality of conductive members;
(E) The semiconductor chip, the second base material, and the plurality of conductive materials so that a part of the second side surface of the second base material and the second main surface of the second base material are exposed. Sealing the member with resin to form a sealed body;
Here, the sealing body is formed by the following steps.
(E1) preparing a molding die having an upper die and a lower die facing the upper die;
(E2) disposing a film between the upper mold and the lower mold;
(E3) placing the first substrate on which the semiconductor chip and the second substrate are mounted between the film and the lower mold;
(E4) After the step (e3), the step of clamping the upper mold and the lower mold and causing a part of the second base material to bite into the film;
(E5) After the step (e4), supplying the resin between the film and the lower mold to form the sealing body;
(E6) A step of opening the upper mold and the lower mold after the step (e5) and taking out the first base material on which the sealing body is formed from the molding die.
前記半導体チップの前記第1主面において、前記センサ部の全体が、前記開口部の内側に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the entire sensor portion is disposed inside the opening on the first main surface of the semiconductor chip.
前記第2基材は、前記半導体チップを構成する材料と同じ半導体材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second base material is made of the same semiconductor material as that constituting the semiconductor chip.
前記半導体チップの前記第1主面において、前記第2接着材は前記センサ部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second adhesive material is disposed outside an outer edge of the sensor portion on the first main surface of the semiconductor chip.
前記第1基材は、前記チップ搭載部、前記チップ搭載部を支持する複数の吊りリード、前記チップ搭載部の周囲に配置された前記複数の電極部である複数のリード、および前記複数の吊りリードおよび前記複数のリードと一体に形成された枠体とを備えたリードフレームであって、
前記チップ搭載部の下面が、前記封止体の下面側から露出していることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
The first substrate includes the chip mounting portion, a plurality of suspension leads that support the chip mounting portion, a plurality of leads that are the plurality of electrode portions disposed around the chip mounting portion, and the plurality of suspensions A lead frame comprising a lead and a frame formed integrally with the plurality of leads,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a lower surface of the chip mounting portion is exposed from a lower surface side of the sealing body.
前記(e4)工程では、前記チップ搭載部、前記第1接着材、前記半導体チップ、前記第2接着材、および前記第2基材の中心が、それぞれ厚さ方向に重なる位置に配置された状態で前記第2基材の一部を前記フィルムに食い込ませることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 5,
In the step (e4), the chip mounting portion, the first adhesive material, the semiconductor chip, the second adhesive material, and the center of the second base material are arranged at positions overlapping each other in the thickness direction. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the second base material is bitten into the film.
前記(e4)工程には、
(e4a)前記上型と前記下型の距離を、第1速度で近づけて、前記フィルムの下面と前記保護シートの上面とを当接させる工程と、
(e4b)前記(e4a)工程の後、前記上型と前記下型の距離を、前記第1速度よりも遅い第2速度で近づけて前記第2基材の一部を前記フィルムに食い込ませる工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
In the step (e4),
(E4a) bringing the distance between the upper mold and the lower mold close at a first speed and bringing the lower surface of the film into contact with the upper surface of the protective sheet;
(E4b) After the step (e4a), a step of causing the distance between the upper die and the lower die to approach at a second speed that is slower than the first speed and causing a part of the second base material to bite into the film. And a method for manufacturing a semiconductor device.
前記第2速度は、前記上型と前記下型の距離が近づくにつれて遅くなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 7,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second speed decreases as the distance between the upper mold and the lower mold approaches.
前記チップ搭載部の上面の面積は、前記半導体チップの前記第1裏面の面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an area of an upper surface of the chip mounting portion is larger than an area of the first back surface of the semiconductor chip.
前記第2接着材の厚さは、前記第1接着材の厚さよりも薄いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the thickness of the second adhesive is thinner than the thickness of the first adhesive.
前記(c)工程において、前記半導体チップの前記第1主面上に搭載される前記第2基材の前記第2主面の高さは、前記(d)工程において、前記複数のパッドと前記複数の電極部とをそれぞれ電気的に接続した前記複数の導電性部材の頂部の高さよりも上側となるように搭載することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
In the step (c), the height of the second main surface of the second base material mounted on the first main surface of the semiconductor chip is the height of the plurality of pads in the step (d). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising mounting a plurality of conductive members electrically connected to a plurality of electrode portions so as to be above a height of a top portion of the plurality of conductive members.
前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部と、
第1主面、前記第1主面に形成されたセンサ部、前記第1主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第1主面と反対側の第1裏面、および前記第1主面と前記第1裏面との間に位置する第1側面を有し、前記第1裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第1接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載された半導体チップと、
第2主面、前記第2主面と反対側の第2裏面、前記第2主面と前記第2裏面との間に位置する第2側面、および前記第2主面から前記第2裏面まで貫通する開口部を有し、前記第2裏面が前記半導体チップの前記第1主面と対向するように、第2接着材を介して前記半導体チップの前記第1主面上に搭載された基材と、
前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とをそれぞれ電気的に接続する複数の導電性部材と、
前記基材の前記第2側面の一部および前記基材の前記第2主面が露出するように、前記半導体チップ、前記基材、および前記複数の導電性部材を封止する封止体と、を含み、
前記半導体チップの前記センサ部は、前記基材の開口部において、露出しており、
前記基材は、前記半導体チップを構成する材料と同じ半導体材料からなることを特徴とする半導体装置。 A chip mounting portion;
A plurality of electrode portions arranged around the chip mounting portion;
A first main surface; a sensor portion formed on the first main surface; a plurality of pads formed on the first main surface and electrically connected to the sensor portion; a first side opposite to the first main surface; 1 back surface, and a first side surface located between the first main surface and the first back surface, and the first back surface is opposed to the chip mounting portion via the first adhesive. A semiconductor chip mounted on the chip mounting portion;
From the second main surface, the second back surface opposite to the second main surface, the second side surface located between the second main surface and the second back surface, and from the second main surface to the second back surface A base mounted on the first main surface of the semiconductor chip via a second adhesive so that the second back surface is opposed to the first main surface of the semiconductor chip; Material,
A plurality of conductive members that respectively electrically connect the plurality of pads of the semiconductor chip and the plurality of electrode portions;
A sealing body that seals the semiconductor chip, the base material, and the plurality of conductive members such that a part of the second side surface of the base material and the second main surface of the base material are exposed; Including,
The sensor part of the semiconductor chip is exposed at the opening of the base material ,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the base material is made of the same semiconductor material as that constituting the semiconductor chip .
前記半導体チップの前記第1主面において、前記センサ部の全体が、前記開口部の内側に配置されていることを特徴とする半導体装置。 In claim 12,
In the first main surface of the semiconductor chip, the entire sensor portion is disposed inside the opening.
前記基材の前記第2主面上には、前記開口部を覆う保護シートが貼り付けられていることを特徴とする半導体装置。 In claim 12,
A semiconductor device, wherein a protective sheet covering the opening is attached to the second main surface of the base material.
前記半導体チップの前記第1主面において、前記第2接着材は前記センサ部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする半導体装置。 In claim 12 ,
In the first main surface of the semiconductor chip, the second adhesive material is disposed outside an outer edge of the sensor unit.
前記チップ搭載部の下面が前記封止体の下面側から露出していることを特徴とする半導体装置。 In claim 12,
A semiconductor device, wherein a lower surface of the chip mounting portion is exposed from a lower surface side of the sealing body.
前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部と、A plurality of electrode portions arranged around the chip mounting portion;
第1主面、前記第1主面に形成されたセンサ部、前記第1主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第1主面と反対側の第1裏面、および前記第1主面と前記第1裏面との間に位置する第1側面を有し、前記第1裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第1接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載された半導体チップと、A first main surface; a sensor portion formed on the first main surface; a plurality of pads formed on the first main surface and electrically connected to the sensor portion; a first side opposite to the first main surface; 1 back surface, and a first side surface located between the first main surface and the first back surface, and the first back surface is opposed to the chip mounting portion via the first adhesive. A semiconductor chip mounted on the chip mounting portion;
第2主面、前記第2主面と反対側の第2裏面、前記第2主面と前記第2裏面との間に位置する第2側面、および前記第2主面から前記第2裏面まで貫通する開口部を有し、前記第2裏面が前記半導体チップの前記第1主面と対向するように、第2接着材を介して前記半導体チップの前記第1主面上に搭載された基材と、From the second main surface, the second back surface opposite to the second main surface, the second side surface located between the second main surface and the second back surface, and from the second main surface to the second back surface A base mounted on the first main surface of the semiconductor chip via a second adhesive so that the second back surface is opposed to the first main surface of the semiconductor chip; Material,
前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とをそれぞれ電気的に接続する複数の導電性部材と、A plurality of conductive members that respectively electrically connect the plurality of pads of the semiconductor chip and the plurality of electrode portions;
前記基材の前記第2側面の一部および前記基材の前記第2主面が露出するように、前記半導体チップ、前記基材、および前記複数の導電性部材を封止する封止体と、を含み、A sealing body that seals the semiconductor chip, the base material, and the plurality of conductive members such that a part of the second side surface of the base material and the second main surface of the base material are exposed; Including,
前記半導体チップの前記センサ部は、前記基材の開口部において、露出しており、The sensor part of the semiconductor chip is exposed at the opening of the base material,
前記基材の前記第2主面上には、前記開口部を覆う保護シートが貼り付けられていることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device, wherein a protective sheet covering the opening is attached to the second main surface of the base material.
前記半導体チップの前記第1主面において、前記センサ部の全体が、前記開口部の内側に配置されていることを特徴とする半導体装置。In the first main surface of the semiconductor chip, the entire sensor portion is disposed inside the opening.
前記半導体チップの前記第1主面において、前記第2接着材は前記センサ部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする半導体装置。In the first main surface of the semiconductor chip, the second adhesive material is disposed outside an outer edge of the sensor unit.
前記チップ搭載部の下面が前記封止体の下面側から露出していることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device, wherein a lower surface of the chip mounting portion is exposed from a lower surface side of the sealing body.
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